燃料电池制造技术

在电池部与跟所述电池部相邻设置的燃料存储部之间设置有由不允许液体透过的材料形成的分隔件，所述电池部包括表面上存在有氧化还原酶的电极。本发明专利技术被设置成通过去除所述分隔件的至少一部分来将存储于所述燃料存储部中的燃料溶液供给至所述电池部，从而开始发电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用氧化还原酶(oxidoreductase)的燃料电池。更加具体地，本专利技术涉及用于向燃料电池的电池部提供燃料的技术。
技术介绍
在负电极和正电极中的至少一者上固定有氧化还原酶作为催化剂的生物燃料电池(下文中也称为酶电池)可以有效地从诸如葡萄糖和乙醇等无法与普通工业催化剂一起使用的燃料中取得电子，因此这样的酶电池作为高容量且更安全的下一代燃料电池引起了人们的关注。图5A图示了酶电池的负电极的反应图式。图5B图示了酶电池的正电极的反应图式。如图5A和图5B中所示，在以葡萄糖为燃料的酶电池中，在负电极处进行葡萄糖的氧化反应并且在正电极处进行大气中的氧气(O2)的还原反应。在负电极处，电子按照葡萄糖、葡萄糖脱氢酶、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide ；NAD+)、黄递酶(diaphorase)、电子媒介和电极(碳)的顺序进行转移。在这样的生物燃料电池中，通常是通过向该电池供给燃料来开始发电的，并且例如提出了如下方案(例如参照专利文献I):通过将填充有燃料溶液的燃料盒连接至燃料供给口来生成电力。此外，按照以前的传统曾经提出了一种使用饮料容器(beveragecontainer)作为燃料存储部并且能够把成为燃料的饮料从该容器中直接供给至电池部的电源装置(例如参照专利文献2)。引用列表专利文献专利文献I :日本专利申请特开第2002-270210号公报专利文献2 :日本专利申请特开第2009-140646号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，上述的传统技术存在着以下问题。也即是说，传统的生物燃料电池具有这样的问题在燃料供给的时候燃料溶液可能从入口溢出。在此情况下，溢出的燃料溶液可能会粘到诸如手上从而将手弄脏。尽管可以通过提前将燃料存储在电池中来解决上述这个问题，但是在此情况下，在反应时起到催化剂作用的酶的耐水性差，因此就存在下列新问题当酶与燃料溶液接触时该酶的活性逐渐降低，并且在使用时无法获得足够的电力。因此，本专利技术的主要目的是提供一种生物燃料电池，该生物燃料电池不需要燃料溶液的注入操作并且可以抑制氧化还原酶的活性的降低。解决问题的方案本专利技术的燃料电池包括电池部，所述电池部含有表面上存在有氧化还原酶的电极；燃料存储部，所述燃料存储部与所述电池部相邻设置着，并且所述燃料存储部中存储有将要供给至所述电池部的燃料溶液；以及分隔件，所述分隔件将所述电池部与所述燃料存储部彼此分隔，其特征在于，通过去除所述分隔件的至少一部分来将所述燃料溶液供给至所述电池部。这里，所述电极的所述表面既包括该电极的外表面又包括该电极中的间隙的内表面，并且在下面的说明中也是如此。在本专利技术中，由于通过所述分隔件将所述燃料存储部与所述电池部彼此分隔，所以即使当所述燃料存储部提前填充有所述燃料溶液的时候仍不会降低存在于所述电极上的酶的活性。此外，由于通过去除所述分隔件的一部分来将所述燃料存储部中的所 述燃料溶液供给至所述电池部并且据此就能够发电，所以不需要从外部注入所述燃料溶液的操作。所述燃料电池还可以包括与空气电极相邻布置着的另一个分隔件，并且通过去除所述另一个分隔件的至少一部分来将氧气供给至所述空气电极。所述分隔件可以是可拉起的，还可以是可插入可拔出的。可以通过让电池主体弯曲来使所述分隔件的至少一部分破损，因此所述燃料溶液可以被供给至所述电池部。本专利技术的效果根据本专利技术，由于存储有燃料溶液的燃料存储部被设置于电池中，所以不需要在开始发电时注入燃料溶液的操作，并且由于通过分隔件将燃料存储部与电池部彼此分隔，所以能够通过将燃料溶液填充于燃料存储部中来防止存在于电极上的氧化还原酶的活性降低。附图说明图I的(A)至(C)示意性地图示了本专利技术第一实施例的生物燃料电池中的燃料供给方法。图2图示了在图I的(A)至(C)中所示的生物燃料电池的各个状态下发电时的状况，该图中沿着横坐标和纵坐标分别绘出了时间和发电量。图3A至图3C示意性地图示了本专利技术第一实施例的变形例的生物燃料电池中的氧供给方法。图4A至图4C示意性地图示了本专利技术第二实施例的生物燃料电池中的燃料供给方法。图5A图示了酶电池的负电极的反应图式；图5B图示了酶电池的正电极的反应图式。具体实施例方式下面，将参照附图来详细说明用于实现本专利技术的实施方式。同时，本专利技术不限于下文中将要说明的实施例。此外，将会按照下面的顺序进行说明。I、第一实施例(分隔件可拉起的生物燃料电池的示例)2、第一实施例的变形例(在空气电极侧设置有另一个分隔件的生物燃料电池的示例)3、第二实施例(分隔件由于弯曲而破损的生物燃料电池的示例)I、第一实施例 整体结构首先说明本专利技术第一实施例的生物燃料电池。图I的㈧至(C)示意性地图示了本实施例的生物燃料电池中的燃料供给方法。在本实施例的生物燃料电池中，彼此相邻地设置有电池部I和燃料存储部2，电池部I包括表面上存在有氧化还原酶的电极，燃料存储部2中存储有将要供给至电池部I的燃料溶液4。至少在发电之前的状态下将分隔件3设置于电池部I与燃料存储部2之间。电池部I电池部I例如可以按如下方式设置着阳极与阴极彼此相对地布置着且把质子导体夹于二者之间。在此情况下，可以使用由表面上固定有氧化还原酶的导电性多孔材料等形成的电极作为阳极，并且可以使用由表面上固定有氧化还原酶和电子媒介的导电性多孔材料形成的电极作为阴极。这里，所述电极的表面既包括该电极的外表面又包括该电极中的空隙的内表面，在下面的说明中也是如此。在上述结构中，在阳极处，利用固定于表面上的酶对燃料的分解，取出电子并且生成质子or)。另一方面，在阴极处，例如利用经由质子导体从阳极传输来的质子、经由外部电路从阳极传输来的电子和空气中的氧气生成水。可以使用公知的材料作为用于形成阳极的导电性多孔材料，并且特别地，优选使用诸如多孔碳、碳球团(carbon pellet)、碳租(carbon felt)、碳纸以及碳纤维或碳微粒层叠体等碳基材料。此外，当燃料例如为葡萄糖时，可以使用能够分解该葡萄糖的葡萄糖脱氢酶(GDH)作为固定于阳极的表面上的酶。此外，当使用单糖(诸如葡萄糖等)作为燃料时，较佳的是，辅酶氧化酶(coenzymeoxidase)和电子媒介与诸如GDH等能够促进该单糖的氧化以使其分解的氧化酶一起被固定于阳极的表面上。辅酶氧化酶把被氧化酶还原的辅酶(例如NAD+，NADP+，等等)以及辅酶的还原体(例如NADH，NADPH，等等)氧化，并且例如可以提及的有黄递酶等。通过辅酶氧化酶的作用，当辅酶回到氧化体的时候就生成电子，并且该电子从辅酶氧化酶经由电子媒介转移至电极。优选使用具有醌骨架的化合物作为上述电子媒介，并且具有萘醌骨架的化合物是尤其优选的。具体地，可以使用2-氨基-1，4-萘醌(ANQ)、2-氨基-3-甲基_1，4_萘醌(AMNQ)，2-甲基-1，4-萘醌(VK3)和2-氨基-3-羧基-1，4_n萘醌(ACNQ)等。作为具有醌骨架的化合物，除了可以使用具有萘醌骨架的化合物之外，例如也可以使用蒽醌及其衍生物。此外，在需要时，可以把起到电子媒介作用的一种或两种或更多种其它化合物与上述具有醌骨架的化合物一起固定化(immobilize)。当使用多糖作为燃料时，较佳的是，除了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.07 JP 2010-0883381.一种燃料电池，所述燃料电池包括 电池部，所述电池部含有表面上存在有氧化还原酶的电极； 燃料存储部，所述燃料存储部与所述电池部相邻设置着，并且所述燃料存储部中存储有将要供给至所述电池部的燃料溶液；以及 分隔件，所述分隔件将所述电池部与所述燃料存储部彼此分隔， 其特征在于，通过去除所述分隔件的至少一部分来将所述燃料溶液供给至所述电池部。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：三田洋树，中川贵晶，户木田裕一，酒井秀树，松本隆平，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：
国别省市：