JPS60101880A - 水生物電池 - Google Patents
水生物電池Info
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- JPS60101880A JPS60101880A JP58209652A JP20965283A JPS60101880A JP S60101880 A JPS60101880 A JP S60101880A JP 58209652 A JP58209652 A JP 58209652A JP 20965283 A JP20965283 A JP 20965283A JP S60101880 A JPS60101880 A JP S60101880A
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- JP
- Japan
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- cell
- aquatic
- compartment
- acceptor
- mediator
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- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
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ィエータを介して
電子という形で取出す電池に関するものである。
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ィエータを介して
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で仕切って、第１の隔室３と第一の隔室４に分けてあ
り、それぞれに炭素線維から成るアノード電極５とカソ
ード電極６が入っており、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ィエータとし
てのチオニンを、第２の隔室４に電子のアクセプターと
してのフェリシアン化カリウム水溶液を入れておく。第
７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れるので、この菌体内の
電子伝達系からチオニンが電子を取ってアノード電極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ｗ６へ電子は白金線を伝わって流れ
る。一方、第一の隔室４では電子のアクセプターとして
のフェリシアン化カリウムが、この電子を受け取りフェ
ロシアン化カリウムに変わる。
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で仕切って、第１の隔室３と第一の隔室４に分けてあ
り、それぞれに炭素線維から成るアノード電極５とカソ
ード電極６が入っており、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ィエータとし
てのチオニンを、第２の隔室４に電子のアクセプターと
してのフェリシアン化カリウム水溶液を入れておく。第
７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れるので、この菌体内の
電子伝達系からチオニンが電子を取ってアノード電極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ｗ６へ電子は白金線を伝わって流れ
る。一方、第一の隔室４では電子のアクセプターとして
のフェリシアン化カリウムが、この電子を受け取りフェ
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ィエータを介して電
子という形で取り出し得ることを確認した。
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ィエータを介して電
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池であって、その目的は
水成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。
水成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ィエータとアノー
ド電極を含む第７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一の隔室とを
設けることによって達成される。
ド電極を含む第７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一の隔室とを
設けることによって達成される。
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。
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、又メディ
エータとしてはノーヒドロキシ−１’ｌーナフトキノン
又はこれに鉄（ｌ［）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。アクセプターとしはフェリ
シアン化カリウム水溶液などがある。
エータとしてはノーヒドロキシ−１’ｌーナフトキノン
又はこれに鉄（ｌ［）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。アクセプターとしはフェリ
シアン化カリウム水溶液などがある。
本発明に従って、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性に
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１！１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。
取り出すことができるので、湖や池又は工場排水用性に
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１！１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の詳細な説明する。
第２図は本発明の水生物電池の一例を示す概略図であっ
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。
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と第一の隔室４とを形成し、第１の隔室３は光合成
する水生物８とメディエータ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０更に、第１の隔室３には炭酸ガスの供給口
１ｌと排出口１２を設ける。
室３と第一の隔室４とを形成し、第１の隔室３は光合成
する水生物８とメディエータ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０更に、第１の隔室３には炭酸ガスの供給口
１ｌと排出口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） ： ！； ｘ ３−の炭素繊維カ
ソード電極（６） ： 、！ｉ’ Ｘ ３ ｍｌの炭素
繊維第１の隔室（３）と第一の隔室（４）の容量；各λ
θ頭第７の隔室（３）内の組成：ｏ．ｏｓＭのリン酸緩
衝液／ｌｍＡ、 水生物・・°らん藻（Ａｎａｂａｅｎａ ｖａｒｌａｂ
ｌｌｌｓ） ！； Ｏｍ？、メディエータ・・・θＪｍ
Ｍのユーヒドロキシ−１’ｌ−ナフトキノン、コ、左−
の鉄（１）エチレンジアミン四酢酸錯体 第一の隔室（４）内の組成二〇、θ左Ｍのリン酸緩衝液
／左−、 アクセプター〇、λＭのフェリシアン化カリウム負荷＜
７＋：、２００Ω（０，ｌＩｖ／、１００Ω＝ ２ ｍ
Ａ ）潟 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個はり０θｍＷのプロ
ジェ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。
ソード電極（６） ： 、！ｉ’ Ｘ ３ ｍｌの炭素
繊維第１の隔室（３）と第一の隔室（４）の容量；各λ
θ頭第７の隔室（３）内の組成：ｏ．ｏｓＭのリン酸緩
衝液／ｌｍＡ、 水生物・・°らん藻（Ａｎａｂａｅｎａ ｖａｒｌａｂ
ｌｌｌｓ） ！； Ｏｍ？、メディエータ・・・θＪｍ
Ｍのユーヒドロキシ−１’ｌ−ナフトキノン、コ、左−
の鉄（１）エチレンジアミン四酢酸錯体 第一の隔室（４）内の組成二〇、θ左Ｍのリン酸緩衝液
／左−、 アクセプター〇、λＭのフェリシアン化カリウム負荷＜
７＋：、２００Ω（０，ｌＩｖ／、１００Ω＝ ２ ｍ
Ａ ）潟 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個はり０θｍＷのプロ
ジェ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
ながらの出力であって約θ、ｌＩＶの起電力が約７０時
間以上にわたって得られている。曲線３は窪素ガスと光
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
合であって、約０．３ｖの起電力が約２０時間にわたっ
て得られている。曲線６は水生物のない場合であって、
はとんど起電力が得られていない。
ながらの出力であって約θ、ｌＩＶの起電力が約７０時
間以上にわたって得られている。曲線３は窪素ガスと光
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
合であって、約０．３ｖの起電力が約２０時間にわたっ
て得られている。曲線６は水生物のない場合であって、
は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。
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。
光／ｃＯ２光／Ｎ２ 暗／ＣＯ２暗／Ｎ２積算起電力（
Ｊ） ２’７．夕 ／乙０／ｇ、グ ／３．左これから
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／、！；−２倍
の積算起電力が得られている。
Ｊ） ２’７．夕 ／乙０／ｇ、グ ／３．左これから
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／、！；−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Ａｎａｃｙ
ｓｔｌｓ ｎ１ｄｕｌａｎｓとＣｈｌｏｒｅｌｌａ ｖ
ｕｌｇａｒｌｓ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。
ｓｔｌｓ ｎ１ｄｕｌａｎｓとＣｈｌｏｒｅｌｌａ ｖ
ｕｌｇａｒｌｓ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７θ％であった。第７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／θ７■、−一ヒドロキシ−にダー
ナフトキノンは／ −Ｏｍ Ｍ ｓ鉄（１）エチレンジ
アミン四酢酸錯体は、ｔｍＭの場合である。第ダ図から
明らかなように、重量損失に従ってクーロて電荷量が増
加し、又はダラム当りの葉緑素は若干の場合はｙ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
エネルギーがしだ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。
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７θ％であった。第７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／θ７■、−一ヒドロキシ−にダー
ナフトキノンは／ −Ｏｍ Ｍ ｓ鉄（１）エチレンジ
アミン四酢酸錯体は、ｔｍＭの場合である。第ダ図から
明らかなように、重量損失に従ってクーロて電荷量が増
加し、又はダラム当りの葉緑素は若干の場合はｙ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
エネルギーがしだ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（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。
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（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ｑ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＝１五・・・容器、２・・・・・・イオン交
換膜、 ３・・・・・・第１の・−室、 ４・・・・・
・第一の隔室、５・・・・・・アノード電極、６・・・
・・・カソードを椿、７・・・・・・負荷、 ８・・・
・・・水生物、９・・・・・・メディエータ、 １０・
・・・・・アクセプター、１１・・・・・・供給口、１
２・・・・・・排出口。 特許出願人 理化学研究所 Ｃ＾）Ｕ事ａ −〇
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ｑ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＝１五・・・容器、２・・・・・・イオン交
換膜、 ３・・・・・・第１の・−室、 ４・・・・・
・第一の隔室、５・・・・・・アノード電極、６・・・
・・・カソードを椿、７・・・・・・負荷、 ８・・・
・・・水生物、９・・・・・・メディエータ、 １０・
・・・・・アクセプター、１１・・・・・・供給口、１
２・・・・・・排出口。 特許出願人 理化学研究所 Ｃ＾）Ｕ事ａ −〇
Claims (4)
- （１）光合成する水生物とメディ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７の隔室に隣接している第コの隔室とを備え
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
メディエータはユーヒドロキシ−１４１−ナフトキノン
又はコーヒドロキシー／、クーナトキノンと鉄（Ｉｔ）
エチレンジアミン四酢酸錯体の混合物であり、前記のア
クセプターはフェ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項又は第グ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 true JPS60101880A (ja) | 1985-06-05 |
| JPH0320864B2 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) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005535095A (ja) * | 2002-08-06 | 2005-11-17 | ソントル ナショナル ド ラ ルシェルシュ ションティフィーク | 空気極反応用の及び／又は燃料極反応用の触媒としてバイオフィルムを使用する燃料電池 |
| WO2009040546A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | H Plus Energy Limited | Hydrogen and electrical current production from a photosynthetically driven semi biological devices (sbds) |
| JP2012129185A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Innot Bioenergy Holding Co | 有機負電極及びこの有機負電極を有する電池 |
| TWI570998B (zh) * | 2010-01-19 | 2017-02-11 | 國立彰化師範大學 | 藻類電池 |
| WO2023240374A1 (es) * | 2022-06-15 | 2023-12-21 | Universidad De Santiago De Chile | Biofotoánodo y biorreactor a base de algas pluricelulares |
-
1983
- 1983-11-08 JP JP58209652A patent/JPS60101880A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005535095A (ja) * | 2002-08-06 | 2005-11-17 | ソントル ナショナル ド ラ ルシェルシュ ションティフィーク | 空気極反応用の及び／又は燃料極反応用の触媒としてバイオフィルムを使用する燃料電池 |
| WO2009040546A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | H Plus Energy Limited | Hydrogen and electrical current production from a photosynthetically driven semi biological devices (sbds) |
| GB2466415A (en) * | 2007-09-28 | 2010-06-23 | Plus Energy Ltd H | Hydrogen and electrical current production from a photosynthetically driven semibiological devices (SBDS) |
| GB2466415B (en) * | 2007-09-28 | 2011-02-23 | Plus Energy Ltd H | Hydrogen and electrical current production from photosynthetically driven semibiological devices (SBDS) |
| TWI570998B (zh) * | 2010-01-19 | 2017-02-11 | 國立彰化師範大學 | 藻類電池 |
| JP2012129185A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Innot Bioenergy Holding Co | 有機負電極及びこの有機負電極を有する電池 |
| WO2023240374A1 (es) * | 2022-06-15 | 2023-12-21 | Universidad De Santiago De Chile | Biofotoánodo y biorreactor a base de algas pluricelulares |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0320864B2 (ja) | 1991-03-20 |
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