JPH0320864B2 - - Google Patents
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- JPH0320864B2 JPH0320864B2 JP58209652A JP20965283A JPH0320864B2 JP H0320864 B2 JPH0320864 B2 JP H0320864B2 JP 58209652 A JP58209652 A JP 58209652A JP 20965283 A JP20965283 A JP 20965283A JP H0320864 B2 JPH0320864 B2 JP H0320864B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/16—Biochemical fuel cells, i.e. cells in which microorganisms function as catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、藻類、水草、海草など光合成する水
生物を利用して電気を得る水生物電池に関し、詳
しくは光と炭酸ガスを受けた水生物が光合成によ
りエネルギーを蓄えるので、このエネルギーをメ
デイエータを介して電子という形で取出す電池に
関するものである。
生物を利用して電気を得る水生物電池に関し、詳
しくは光と炭酸ガスを受けた水生物が光合成によ
りエネルギーを蓄えるので、このエネルギーをメ
デイエータを介して電子という形で取出す電池に
関するものである。
生物を利用した電池としては、大腸菌など微生
物体内で起きている化学反応（生物化学反応）を
利用して電子の流れを作り出す微生物電池が知ら
れている。第１図は従来の微生物電池の概略図で
ある。容器１をイオン交換膜２で仕切つて、第１
の隔室３と第２の隔室４に分けてあり、それぞれ
に炭素繊維から成るアノード電極５とカソード電
極６が入つており、両極間は白金線で負荷７を介
して接続されている。そして、第１の隔室３内の
リン酸緩衝液中に、大腸菌、グルコース及びメデ
イエータとしてのチオニンを、第２の隔室４に電
子のアクセプターとしてのフエリシアン化カリウ
ム水溶液を入れておく。第１の隔室では、大腸菌
がグルコースを栄養として分解して炭酸ガスと水
にすると共に、グルコース分解時に出る電子を菌
体内の電子伝達系に入るので、この菌体内の電子
伝達系からチオニンが電子を取つてアノード電極
５まで移動し、そこで電子を放す。その結果、ア
ノード電極５からカソード電極６へ電子は白金線
を伝わつて流れる。一方、第２の隔室４では電子
のアクセプターとしてのフエリシアン化カリウム
が、この電子を受け取りフエロシアン化カリウム
に変わる。
物体内で起きている化学反応（生物化学反応）を
利用して電子の流れを作り出す微生物電池が知ら
れている。第１図は従来の微生物電池の概略図で
ある。容器１をイオン交換膜２で仕切つて、第１
の隔室３と第２の隔室４に分けてあり、それぞれ
に炭素繊維から成るアノード電極５とカソード電
極６が入つており、両極間は白金線で負荷７を介
して接続されている。そして、第１の隔室３内の
リン酸緩衝液中に、大腸菌、グルコース及びメデ
イエータとしてのチオニンを、第２の隔室４に電
子のアクセプターとしてのフエリシアン化カリウ
ム水溶液を入れておく。第１の隔室では、大腸菌
がグルコースを栄養として分解して炭酸ガスと水
にすると共に、グルコース分解時に出る電子を菌
体内の電子伝達系に入るので、この菌体内の電子
伝達系からチオニンが電子を取つてアノード電極
５まで移動し、そこで電子を放す。その結果、ア
ノード電極５からカソード電極６へ電子は白金線
を伝わつて流れる。一方、第２の隔室４では電子
のアクセプターとしてのフエリシアン化カリウム
が、この電子を受け取りフエロシアン化カリウム
に変わる。
ところで、本発明者は藻類、水草、海草などの
光合成する水生物が光と炭酸ガスを受けて光合成
（同化）作用により体内に蓄えたエネルギーをメ
デイエータを介して電子という形で取り出し得る
ことを確認した。
光合成する水生物が光と炭酸ガスを受けて光合成
（同化）作用により体内に蓄えたエネルギーをメ
デイエータを介して電子という形で取り出し得る
ことを確認した。
本発明はこの現象を利用した電光であつて、そ
の目的は水生物が光合成により既に蓄えているエ
ネルギーを放出させて電子を取り出す水生物電
池、又は水生物に光合成させながらエネルギーを
放出させて電子を取り出す水生物電池を提供する
ことである。
の目的は水生物が光合成により既に蓄えているエ
ネルギーを放出させて電子を取り出す水生物電
池、又は水生物に光合成させながらエネルギーを
放出させて電子を取り出す水生物電池を提供する
ことである。
この目的は、光合成する水生物とメデイエータ
とアノード電極を含む第１の隔室と、アクセプタ
ーとカソード電極とを含み、第１の隔室に隣接し
ている第２の隔室とを設けることによつて達成さ
れる。
とアノード電極を含む第１の隔室と、アクセプタ
ーとカソード電極とを含み、第１の隔室に隣接し
ている第２の隔室とを設けることによつて達成さ
れる。
更に前記の第１の隔室に炭酸ガスの供給口と排
出口とを設けることにより水生物電池の電子放出
を促進させることができる。
出口とを設けることにより水生物電池の電子放出
を促進させることができる。
水生物としては藻類、水草、海草などがあり、
又メデイエータとしては２−ヒドロキシ−１，４
−ナフトキノン又はこれに鉄（）エチレンジア
ミン四酢酸錯体を混合したものなどを使用する。
アクセプターとしてフエリシアン化カリウム水溶
液などがある。
又メデイエータとしては２−ヒドロキシ−１，４
−ナフトキノン又はこれに鉄（）エチレンジア
ミン四酢酸錯体を混合したものなどを使用する。
アクセプターとしてフエリシアン化カリウム水溶
液などがある。
本発明に従つて、光合成する水生物から効率良
く電気を取り出すことができるので、湖や池又は
工場排水用池に繁茂した藻類、水草などが光合成
により既に蓄えているエネルギーを電子を取り出
すという形で放出させて、これらの水生物を枯死
させ、それにより湖水や池などを浄化することも
できる。
く電気を取り出すことができるので、湖や池又は
工場排水用池に繁茂した藻類、水草などが光合成
により既に蓄えているエネルギーを電子を取り出
すという形で放出させて、これらの水生物を枯死
させ、それにより湖水や池などを浄化することも
できる。
以下、実施例により本発明を詳しく説明する。
第２図は本発明の水生物電池の一例を示す概略図
であつて、その構造は第１図の微生物電池と類似
するが、第１の隔室内の構成を異にする。
第２図は本発明の水生物電池の一例を示す概略図
であつて、その構造は第１図の微生物電池と類似
するが、第１の隔室内の構成を異にする。
すなわち、容器１にイオン交換膜２を配置して
第１の隔室３と第２の隔室４とを形成し、第１の
隔室３は光合成する水生物８とメデイエータ９と
アノード電極５を含み、第２の隔室４はアクセプ
ター１０とカソード電極６を含んでいる。更に、
第１の隔室３には炭酸ガスの供給口１１の排出口
１２を設ける。
第１の隔室３と第２の隔室４とを形成し、第１の
隔室３は光合成する水生物８とメデイエータ９と
アノード電極５を含み、第２の隔室４はアクセプ
ター１０とカソード電極６を含んでいる。更に、
第１の隔室３には炭酸ガスの供給口１１の排出口
１２を設ける。
実施例
第２図の水生物電池を次の条件下で実施した。
アノード電極５：５×３cm2の炭素繊維
カソード電極６：５×３cm2の炭素繊維
第１の隔室３と第２の隔室４の容量：各20c.c.
第１の隔室３内の組成：0.05Mのリン酸緩衝液15
ml、 水生物……らん藻（Anabaena variabilis）50
mg、 メデイエータ……0.5ｍＭの２−ヒドロキシ−１，
４−ナフトキノン、2.5ｍＭの鉄（）エチレ
ンジアミン四酢酸錯体 第２の隔室４内の組成：0.05Mのリン酸緩衝液15
ml、 アクセプタ−0.2Mのフエリシアン化カリウム 負荷７：200Ω（0.4V／200Ω＝２ｍＡ） 温度 ：37℃ 上記の条件下にある水生物電池を６個使用し、
うち３個は光を照射せず暗い条件下で、３個は
500ｍＷのプロジエクトランプで光を照射し、そ
れぞれ第１の隔室３内に炭酸ガス又は窒素ガスを
供給して、起電力を測定した結果を第３図に示
す。
ml、 水生物……らん藻（Anabaena variabilis）50
mg、 メデイエータ……0.5ｍＭの２−ヒドロキシ−１，
４−ナフトキノン、2.5ｍＭの鉄（）エチレ
ンジアミン四酢酸錯体 第２の隔室４内の組成：0.05Mのリン酸緩衝液15
ml、 アクセプタ−0.2Mのフエリシアン化カリウム 負荷７：200Ω（0.4V／200Ω＝２ｍＡ） 温度 ：37℃ 上記の条件下にある水生物電池を６個使用し、
うち３個は光を照射せず暗い条件下で、３個は
500ｍＷのプロジエクトランプで光を照射し、そ
れぞれ第１の隔室３内に炭酸ガス又は窒素ガスを
供給して、起電力を測定した結果を第３図に示
す。
曲線１，２は光と炭酸ガスにより水生物に光合
成をさせながらの出力であつて約0.4Vの超電力
が約10時間以上にわたつて得られている。曲線３
は窒素ガスと光照射、曲線４は炭酸ガスのみ、曲
線５は窒素ガスのみで曲線４，５はいずれも水生
物に光合成を行なわせながら電気出力をとり出し
ているのではなく、既に光合成により蓄えたエネ
ルギーを電気出力の形でとり出している場合であ
つて、約0.3Vの起電力が約20時間にわたつて得
られている。曲線６は水生物のない場合であつ
て、ほとんど起電力が得られていない。
成をさせながらの出力であつて約0.4Vの超電力
が約10時間以上にわたつて得られている。曲線３
は窒素ガスと光照射、曲線４は炭酸ガスのみ、曲
線５は窒素ガスのみで曲線４，５はいずれも水生
物に光合成を行なわせながら電気出力をとり出し
ているのではなく、既に光合成により蓄えたエネ
ルギーを電気出力の形でとり出している場合であ
つて、約0.3Vの起電力が約20時間にわたつて得
られている。曲線６は水生物のない場合であつ
て、ほとんど起電力が得られていない。
下表は第３図の結果を積算起電力としてまとめ
たものであり、光合成を行なわせながら電気出力
をとり出している。２例について（曲線１，２の
場合）はそれらの平均値で示す。
たものであり、光合成を行なわせながら電気出力
をとり出している。２例について（曲線１，２の
場合）はそれらの平均値で示す。
積算起電力(J)
光／CO2 光／N2 暗／CO2 暗／N2
27.5 16.0 18.4 13.5
これからも明らかなように、光合成をさせなが
らの場合はそうではない場合（光合成により水生
物が既に蓄えているエネルギーのみ使用する場
合）に比較して約1.5〜２倍の積算起電力が得ら
れている。
らの場合はそうではない場合（光合成により水生
物が既に蓄えているエネルギーのみ使用する場
合）に比較して約1.5〜２倍の積算起電力が得ら
れている。
なお、光合成する水生物として、単一細胞の
Anacystis nidulansとChlorella vulgarisを用い
て上記実施例と同じ条件下で実施した結果、いず
れも電気を取り出すことができた。
Anacystis nidulansとChlorella vulgarisを用い
て上記実施例と同じ条件下で実施した結果、いず
れも電気を取り出すことができた。
また、上記実施例におけるらん藻の重量損失を
測定した結果、光合成させながらの条件下（第３
図の曲線１，２の場合）では、動作時が初期重量
の約20％、動作後は約70％であつた。第４図に光
合成をさせない条件下（第３図の曲線５の場合）
でのらん藻の重量損失に対するクーロン電荷量と
葉緑素含有量の関係を示す。但し、らん藻の初期
重量は107mg、２−ヒドロキシ−１，４−ナフト
キノンは1.0ｍＭ、鉄（）エチレンジアミン四
酢酸錯体は５ｍＭの場合である。第４図から明ら
かなように、重量損失に従つてクーロン電荷量が
増加し、又はグラム当りの葉緑素は若干の場合
ほヾ一定又は増加を示している。このことは、ら
ん藻が蓄えていたエネルギーがしたいに消耗する
ことを実証しているが、一方、本発明の水生物電
池が壌われないということも示唆している。
測定した結果、光合成させながらの条件下（第３
図の曲線１，２の場合）では、動作時が初期重量
の約20％、動作後は約70％であつた。第４図に光
合成をさせない条件下（第３図の曲線５の場合）
でのらん藻の重量損失に対するクーロン電荷量と
葉緑素含有量の関係を示す。但し、らん藻の初期
重量は107mg、２−ヒドロキシ−１，４−ナフト
キノンは1.0ｍＭ、鉄（）エチレンジアミン四
酢酸錯体は５ｍＭの場合である。第４図から明ら
かなように、重量損失に従つてクーロン電荷量が
増加し、又はグラム当りの葉緑素は若干の場合
ほヾ一定又は増加を示している。このことは、ら
ん藻が蓄えていたエネルギーがしたいに消耗する
ことを実証しているが、一方、本発明の水生物電
池が壌われないということも示唆している。
以上説明したように、本発明の水生物電池は光
合成する水生物から光合成させながらそのエネル
ギーを又は既に蓄えているエネルギーを電子の形
で効率良く取り出すことができるので、電気エネ
ルギー源として極めて有用である。
合成する水生物から光合成させながらそのエネル
ギーを又は既に蓄えているエネルギーを電子の形
で効率良く取り出すことができるので、電気エネ
ルギー源として極めて有用である。
第１図は従来の微生物電池の概略図、第２図は
本発明の水生物電池の一例を示す概略図、第３図
は本発明の実施例で得られた電気出力を示すグラ
フ、第４図は本発明の実施例で得られた水生物の
重量損失に対するクーロン電荷量又は葉緑素含有
量の関係を示すグラフ。 図中の符号：１……容器、２……イオン交換
膜、３……第１の隔室、４……第２の隔室、５…
…アノード電極、６……カソード電極、７……負
荷、８……水生物、９……メデイエータ、１０…
…アクセブター、１１……供給口、１２……排出
口。
本発明の水生物電池の一例を示す概略図、第３図
は本発明の実施例で得られた電気出力を示すグラ
フ、第４図は本発明の実施例で得られた水生物の
重量損失に対するクーロン電荷量又は葉緑素含有
量の関係を示すグラフ。 図中の符号：１……容器、２……イオン交換
膜、３……第１の隔室、４……第２の隔室、５…
…アノード電極、６……カソード電極、７……負
荷、８……水生物、９……メデイエータ、１０…
…アクセブター、１１……供給口、１２……排出
口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光合成する水生物とメデイエータとアノード
電極とを含む第１の隔室と、アクセプターとカソ
ード電極とを含み、第１の隔室に隣接している第
２の隔室とを備えることを特徴とする水生物電
池。 ２ 前記の第１の隔室は炭酸ガスの供給口と排出
口とを有する特許請求の範囲第１項に記載の水生
物電池。 ３ 前記の水生物は藻類、水草、海草であり、前
記のメデイエータは２−ヒドロキシ−１，４−ナ
フトキノン又は２−ヒドロキシ−１，４−ナフト
キノンと鉄（）エチレンジアミン四酢酸錯体の
混合物であり、前記のアクセプターはフエリシア
ン化カリウム水溶液である特許請求の範囲第１項
に記載の水生物電池。 ４ 前記の第１と第２の隔室が容器内に配置され
たイオン交換膜により形成されている特許請求の
範囲第１項、第２項又は第３項に記載の水生物電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58209652A JPS60101880A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | 水生物電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58209652A JPS60101880A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | 水生物電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60101880A JPS60101880A (ja) | 1985-06-05 |
| JPH0320864B2 true JPH0320864B2 (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=16576347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58209652A Granted JPS60101880A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | 水生物電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60101880A (ja) |
Families Citing this family (5)
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-
1983
- 1983-11-08 JP JP58209652A patent/JPS60101880A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60101880A (ja) | 1985-06-05 |
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