生物燃料电池燃料供应体和生物燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种生物燃料电池燃料供应体和生物燃料电池系统。所述燃料供应体部分或全部由具有生物聚合物作为主要成分的材料形成且代谢分解所述生物聚合物的生物催化剂被容纳在燃料供应体中或者被固定至其上。所述生物燃料电池系统由燃料供应体和生物燃料电池构成，所述生物燃料电池包括在其表面上存在有氧化还原酶的电极以将燃料和/或生物催化剂从所述燃料供应体供应至所述生物燃料电池并且还将所述燃料供应体自身用作燃料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对生物燃料电池供应燃料的燃料供应体(fuel supply body)以及生物燃料电池系统。特别地，本专利技术涉及使用氧化还原酶的生物燃料电池系统及其燃料供应体。
技术介绍
使用氧化还原酶作为反应催化剂的生物燃料电池可以有效地从普通エ业催化剂不使用的燃料如葡萄糖或こ醇提取电子并由此作为具有高容量和安全性的下一代燃料电池而引起了注意。图10是示意性地示出了使用酶的生物燃料电池的发电原理的图。如果例如如图10中所示，生物燃料电池使用葡萄糖作为燃料，则负极(阳极)101通过固定在其表面上的酶而分解葡萄糖以提取电子(e_)并还产生质子(H+)。 正极(阴极)102由通过质子导体103从负极101输送的质子(H+)、通过外部电路而传送的电子(e_)和例如空气中的氧(O2)而产生水(H2O)。然后，在同时发生的负极和正极的这些反应的情况下，在负极和正极之间产生电能。另ー方面，燃料电池可以通过供应附加燃料而长时间连续产生电力，并由此提出了各种燃料供应盒· ·參见例如，日本专利申请号2002-270210，日本专利申请号2003-123821和日本专利申请号2005-011613)。例如，日本专利申请号2002-270210和日本专利申请号2003-123821中所描述的燃料电池盒(fuel cell cartridge)被构造为通过生物化学催化剂如微生物将含氧的烃内部分解并将产生的氢供应至燃料电池。日本专利申请号2005-011613中所描述的燃料盒设法通过采用能够提取内部残余燃料的构造而在处理期间促进安全性。
技术实现思路
然而，对于如在日本专利申请号2002-270210、日本专利申请号2003-123821和日本专利申请号2005-011613中所描述的使用氢或甲醇的用于燃料电池的燃料盒(fuelcartridges),必须利用坚固的外壳将燃料储存部(fuel reservoir portion)气密地封住并在使用的同时必须确保安全性时将燃料仅供应至发电单元。因此，这种现有的用于燃料电池的燃料盒具有非常低可用性的问题。另外，现有的盒具有大比例的对发电没有贡献的用于坚固外壳等的部分，从而导致盒的低能量容量密度的问题。而且，现有的盒花费大量的时间和努力来丢弃或回收所用的盒，从而导致低可用性的问题。期望的是，本专利技术提供具有高可用性和大能量容量的生物燃料电池燃料供应体(bio-fuel cell fuel supply body)以及生物燃料电池系统。根据本专利技术的生物燃料电池燃料供应体部分或完全由具有生物聚合物(生物高分子)作为主要成分的材料形成并且代谢分解生物聚合物的生物催化剂被容纳在生物燃料电池燃料供应体中或者被固定至其上。在本专利技术中，生物燃料电池燃料供应体部分或完全由生物聚合物形成并且分解生物聚合物的生物催化剂被容纳在生物燃料电池燃料供应体中或者被固定至其上，因此，在必要时，可以通过生物催化剂将生物聚合物分解。所述燃料供应体(fuel supply body)包括例如其中容纳有燃料的燃料容纳部和其中容纳有生物催化剂的生物催化剂容纳部，其中所述燃料容纳部和所述生物催化剂容纳部可以由具有生物聚合物作为主要成分的材料形成。在所述情况下，可以独立地设置燃料容纳部和生物催化剂容纳部。如果燃料处于固体状态，则所述燃料容纳部还可以充当生物催化剂容纳部。另ー方面，可以以非活性状态容纳或固定所述生物催化剂。所述生物聚合物是例如碳水化合物。 而且，如果所述生物聚合物是纤维素，则可以将纤维素酶用作所述生物催化剂。如果所述生物聚合物是淀粉，则可以将淀粉酶用作所述生物催化剂。如果所述燃料容纳部和所述生物催化剂容纳部由具有与燃料的生物聚合物不同的生物聚合物作为主要成分的材料形成，则可以在所述生物催化剂容纳部中容纳代谢分解作为材料主要成分的生物聚合物的第一生物催化剂和代谢分解在燃料中包含的生物聚合物的第二催化剂。根据本专利技术的生物燃料电池系统包括上述燃料供应体和生物燃料电池，所述生物燃料电池包括在其表面上存在有氧化还原酶的电极，其中将燃料和/或生物催化剂从所述燃料供应体供应至所述生物燃料电池并且还将所述燃料供应体自身用作燃料。在所述系统中，所述生物燃料电池可以设置有燃料储存部，其包括切割、破裂或粉碎所述燃料供应体的机构，并且在所述情况下，所述燃料供应体在所述燃料储存部中分解。另ー方面，根据本专利技术的另ー种生物燃料电池系统包括燃料供应体和生物燃料电池，所述燃料供应体部分或全部由具有生物聚合物作为主要成分的材料形成，所述生物燃料电池至少包括发电单元和燃料重整单元(燃料改质单元，fuel reforming unit),所述发电单元包括在其表面上存在有氧化还原酶的电极，所述燃料重整单元将一次燃料重整为能够放出电子的二次燃料，其中分解构成所述燃料供应体的所述生物聚合物的生物催化剂被容纳在所述生物燃料电池的所述燃料重整単元中或者被固定至其上。根据本专利技术，燃料供应体可以被生物催化剂代谢分解，由此，提高了可用性且还可以提高能量容量。附图说明图I是示意性地示出了根据本专利技术第一实施方式的燃料供应体的构造的图；图2是示意性地示出了根据本专利技术第二实施方式的其中将燃料5的颗粒和生物催化剂6的颗粒混合并容纳在燃料供应体中的状态的图；图3是示意性地示出了根据本专利技术第二实施方式的其中在燃料供应体中将生物催化剂6夹在燃料5之间的状态的图；图4是示意性地示出了根据本专利技术第二实施方式的其中在燃料供应体中将生物催化剂6包含在燃料5中的状态的图；图5是示出了根据本专利技术第三实施方式的通过在生物燃料电池系统中使用吸附剂而将除生物聚合物以外的成分分离的方法的示意图；图6是示出了根据本专利技术第三实施方式的通过生物燃料电池系统中的电场而将除生物聚合物以外的成分分离的方法的示意图；图7是示出了根据本专利技术第三实施方式的通过生物燃料电池系统中的磁场而将除生物聚合物以外的成分分离的方法的示意图；图8是示出了根据本专利技术第三实施方式的通过生物燃料电池系统中的低极性有机溶剂而将除生物聚合物以外的成分分离的方法的示意图；图9是示出了根据本专利技术第四实施方式的用于生物燃料电池系统中的生物燃料电池的燃料重整器的构造的示意图；以及图10是示意性地示出了使用酶的生物燃料电池的发电原理的图。 具体实施例方式在下文中，将參考附图对本专利技术的优选实施方式进行详细描述。应注意，在本说明书和附图中，以相同的參考标号表示具有基本相同功能和结构的结构元件(结构要素)，并且省略这些结构元件的重复说明。下面将參考附图详细地描述实施本专利技术的实施方式。然而，本专利技术不限于下面示出的各实施方式。将以下面示出的顺序提供描述。I.第一实施方式(设置有燃料容纳部和生物催化剂容纳部的燃料供应体的实例)2.第二实施方式(其中不单独设置生物催化剂容纳部的燃料供应体的实例)3.第三实施方式(使用包含生物催化剂的燃料供应体的生物燃料电池系统的实例)4.第四实施方式(其中将生物催化剂容纳在电池中或者固定至其上的生物燃料电池系统的实例)〈I.第一实施方式>首先，将描述根据本专利技术第一实施方式的生物燃料电池燃料供应体。图I是示意性地示出了根据本专利技术第一实施方式的燃料供应体的构造的图。如图I中所示，本实施方式中的燃料供应体I设置有其中容纳了燃料5的燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物燃料电池燃料供应体，其中，所述生物燃料电池燃料供应体部分或全部由具有生物聚合物作为主要成分的材料形成，并且代谢分解所述生物聚合物的生物催化剂被容纳在所述生物燃料电池燃料供应体中或者被固定至所述生物燃料电池燃料供应体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：酒井秀树，三田洋树，藤田修二，松本隆平，寒川恒俊，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：