Cooper, A

Davidson, R

Foster, GN

McCann, T

田巻 孝敬

たまき たかのり

UTokyo Repository

平成18年2月23日
氏名 田巻 秀敬
21世 紀COEプ ログラム
拠点 ：大学院工学系研究科
応用化学専攻、化学システム工学専攻、
化学生命工学専攻、マテリアル工学専攻
“化学を基盤 とするヒューマンマテ リアル創成”
平成17年 度 リサーチ ・アシスタン ト報告書
ふ り が な
氏 名
たまき たかのり
田巻 孝敬
生 年 月 日
所 属機関名
東京大学大学院工学系研究科 化学システム工学専攻
所 在 地
東京都文京区本郷7-3-1東京大学工学部5号 館
申請時点での
学 年
博士課程1年
研 究 題 目
新規 なバイオ燃料電池材料システムの開発
(プロジェク ト名 ：人工細胞新規マイ クロ ・リア クタ ・システムの開発)
指導教員の所属 ・氏名 東京大学大学院工学系研究科 化学システム工学専攻
山口 猛央
氏 名 田巻 孝敬
Ⅰ 研究の成果(1000字 程度)
(図表 も含めて分か りやす く記入の こと)
当研究室では、従来の研究で問題となっていた酵素から電子を受け取るレドックスポリ
マー中の電子伝導律速を解消するため、電子伝導の機能をレドックスポリマーとカーボン
に分担する新規な酵素固定化電極を提案し、実際に酵素の高集積化すなわち有効に働く酵
素量を増加させることに成功している。今年度の研究においては、(1)新規酵素固定化電極
を用いた膜電極接合体(MEA)型バイオ燃料電池の開発 及び(2)作動電圧を増加させるた
めのメディエーターの新規固定化手法の検討 を行った。
(1)のMEA型バイオ燃料電池の開発は成形加工性や安定性の向上に不可欠な技術であ
る。Fig.1へ発電試験結果を示す。グルコースを燃料にしたMEA型バイオ燃料電池として
初めて発電に成功 した。また、酵素固定化電極ヘプロ
トン伝導体であるNafionを導入す ることにより、電流
密度お よび出力密度が増加 した。これはNafionを導入
していない電極では酵素電極中のプ ロ トン伝導が律速
となってい るため と考 えられる。 しか し、Nafionの導
入によ り開放起電力の低下がみ られた。これはNafion
による局所的pHの 低下によ り酵素の一部が失活 して
い るためと考えられ る。今後は酵素活性の保持 とプロ
トン伝導性 を両立できる電極の開発が必要で ある。
(1)の電池試験 における性能をさらに向上 させるために、(2)の電圧の増加へ向けた検討 を
行 った。電圧を増加 させ るためには、よ り卑な酸化還元電位 をもつメディエー ターをカー
ボンブラック表面へ固定化す る必要があるため、新規なメディエーター固定化手法 を開発
した。具体的には、Scheme1に示す二段階 の反応経路で、メデ ィエー ター となるキノン化
合物のカーボンブラ ック表面上へ の固定化 を行 う。一段階 目で反応性官能基をもっポ リマ
ー をグラフ ト重合により固定化 し、二段階 目ではキノン系化合物 をア ミノ基な どで修飾 し
た うえで、グラフ トポリマー中の反応性官能基 と修飾基を反応 させる。実際にカーボ ンブ
ラ ック表面上への反応性官能基N-アク リロキシサクシニイ ミド(NAS)のグラフ ト重合 によ
る固定化 を、加水分解 で生成するN-ヒドロキシサ クシニイ ミ ドのUV-visによる定性分析に
よ り確認 した。また、ナ フ トキノンのア ミノ化反応 をNMR、IR測定によ り確 認 した。
氏 名 田巻 孝敬
Ⅱ(1)学 術雑誌等に発表 した論文A(掲 載を決定 された もの を含む.)
共著の場合 、申請者の役割を記載す るこ と.
(著者 、題名 、掲載誌名、年月、巻号、頁を記入)
氏 名田巻 孝敬
Ⅱ(2)学 会において申請者が口頭発表 も しくはポスター発表 した論文
(共同研 究者(全 員の氏名)、題名 、発表 した学会名 、場所、年月を記載)
4以外 は全て口頭発表
1. •›Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi 
Development of a Novel Biofuel Cell Electrode 
The 207th Meeting of The Electrochemical Society, Quebec(Canada), May, 2005 
2. •›Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi 
Development of a Novel Biofuel Cell Electrode 
Expo World Conference on Wind Energy, Renewable Energy, Fuel Cell & Exhibition, 
Hamamatsu(Japan), June, 2005
3.○田巻孝敬、山 口猛央、
新規 なバイオ燃料電池材料 システムの設計へ向けたカーボ ンブラ ックへの レドックスポ
リマーのグラフ ト重合
高分子材料開発のための俯瞰的 シンポジ ウム、 東京大学山上会館、2005年7月
4.○田巻孝敬、山口猛央、 新規なバイオ燃料電池材料システムの設計 と開発(ポスター)
化学工学会関東支部50周年記念大会、早稲 田大学国際会議場、2005年8月(金賞受賞)
5.○田巻孝敬、山口猛央、 バイオ燃料電池の膜電極接合体の開発
化学工学会第37回秋季大会、岡山大学 津島キャンパス、2005年9月
6.○田巻孝敬、山口猛央、 新規なバイオ燃料電池材料 システムの開発
INCHEMTOKYO2005産官学マッチ ングフォーラム、東京 ビッグサイ ト、2005年11月
7.○田巻孝敬、山口猛央、 膜電極接合体型バイオ燃料電池 の開発
電池討論会第46回、名古屋国際会議場、2005年11月
8.○田巻孝敬、山 口猛央、 新規バイオ燃料電池材料システムの開発
FCEXPO2006研究成果発表 フォーラム、東京 ビッグサイ ト、2006年1月


新規なバイオ燃料電池材料システムの開発（プロジェクト名 : 人工細胞新規マイクロ・リアクタ・システムの開発）

SRUC - Scotland's Rural College

Vegetation, water beetles and habitat isolation in abandoned lowland bog drains and peat pits

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新規なバイオ燃料電池材料システムの開発（プロジェクト名 : 人工細胞新規マイクロ・リアクタ・システムの開発）

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