(57)【要約】【課題】飲食物や生ゴミなどの安全性の高い身近なものをバイオ燃料電池の燃料として用いた場合であっても、実際に発電することを可能とする技術を提供すること。【解決手段】本発明では、酵素を触媒として酸化還元反応が進行することにより起電する燃料電池に用いられ、一次燃料を導入するための一次燃料導入部と、該一次燃料導入部と連通し、前記一次燃料を、前記酵素を触媒とした酸化還元反応により電子を放出し得る二次燃料に改質させる燃料改質部と、該燃料改質部と連通し、前記二次燃料を前記燃料電池へ供給するための二次燃料供給部と、を少なくとも備える燃料改質器を提供する。【選択図】図１
2010245015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酵素を触媒として酸化還元反応が進行することにより起電する燃料電池に用いられ、
一次燃料を導入するための一次燃料導入部と、
該一次燃料導入部と連通し、前記一次燃料を、前記酵素を触媒とした酸化還元反応により電子を放出し得る二次燃料に改質させる燃料改質部と、
該燃料改質部と連通し、前記二次燃料を前記燃料電池へ供給するための二次燃料供給部と、
を少なくとも備える燃料改質器。
【請求項２】
前記燃料改質部と前記二次燃料供給部との間には、前記二次燃料を精製するための燃料精製部が備えられた請求項１記載の燃料改質器。
【請求項３】
前記燃料精製部には、フィルターが設けられた請求項２記載の燃料改質器。
【請求項４】
前記燃料精製部には、加熱手段が設けられた請求項２又は３に記載の燃料改質器。
【請求項５】
前記精製部には、イオン交換樹脂層が設けられた請求項２から４のいずれか一項に記載の燃料改質器。
【請求項６】
前記一次燃料導入部に導入された一次燃料の状態に基づいて、前記燃料改質部への一次燃料の導入を制御するための第１制御手段が設けられた請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料改質器。
【請求項７】
前記燃料改質部に導入された一次燃料の状態に基づいて、前記燃料改質部における燃料改質方法を選択する改質方法選択手段が設けられた請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料改質器。
【請求項８】
前記燃料改質部において改質された二次燃料の状態に基づいて、前記燃料改質部からの二次燃料の送出を制御するための第２制御手段が設けられた請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料改質器。
【請求項９】
前記燃料精製部において精製された二次燃料の状態に基づいて、前記燃料精製部からの二次燃料の送出を制御するための第３制御手段が設けられた請求項２から８のいずれか一項に記載の燃料改質器。
【請求項１０】
前記燃料精製部と前記二次燃料供給部との間には、電解質溶液を供給するための電解質溶液供給部が備えられた請求項２から９のいずれか一項に記載の燃料改質器。
【請求項１１】
前記燃料精製部において精製された二次燃料の状態に基づいて、前記電解質溶液供給部からの電解質供給量を制御するための電解質制御手段が設けられた請求項１０記載の燃料改質器。
【請求項１２】
一次燃料を導入するための一次燃料導入部と、
該一次燃料導入部と連通し、前記一次燃料を、酵素を触媒とした酸化還元反応により電子を放出し得る二次燃料に改質させる燃料改質部と、
該燃料改質部と連通し、前記二次燃料を電池へ供給するための二次燃料供給部と、
が少なくとも備えられた燃料改質器と、
前記燃料供給部から供給された二次燃料を貯蔵する燃料タンク部と、
該燃料タンク部と連通したアノードと、
該アノードとプロトン伝導可能な状態で接続されたカソードと、
が少なくとも備えられ、前記酵素を触媒として酸化還元反応が進行することにより起電
する燃料電池部と、
からなる発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用の燃料改質器に関する。より詳しくは、酵素を触媒として酸化還元反応が進行することにより起電する燃料電池用の燃料改質器、及び該燃料改質器を用いた発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アノード又はカソードの少なくとも一方の電極上に触媒として酸化還元酵素を固定した燃料電池（以下、「バイオ燃料電池」という。）が、例えばグルコース及びエタノールのように通常の工業触媒では反応が困難な燃料から、効率よく電子を取り出すことができるため、高容量でかつ安全性が高い次世代の燃料電池として注目されている。
【０００３】
図１２を用いて、一般的なバイオ燃料電池の反応スキームを説明する。図１２に示すグルコースを燃料とするバイオ燃料電池においては、アノードでグルコース（Glucose）の酸化反応が進行し、カソードで大気中の酸素（Ｏ２）の還元反応が進行する。
【０００４】
電子の流れを詳しく説明すると、アノードでは、グルコース（Glucose）、グルコース脱水素酵素（Glucose Dehydrogenase）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ＋；NicotinamideAdenine Dinucleotide）、ジアホラーゼ（Diaphorase）、電子伝達メディエータ、電極（カーボン）の順に電子が受け渡される。
【０００５】
一方、カソードでは、負極から放出された電子が、電極（カーボン）、電子伝達メディエータ、ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ）の順に受け渡され、該電子と外部から供給される酸素を用いて還元反応が進行することにより電気エネルギーを発生させる。
【０００６】
このようなバイオ燃料電池は、安全性が高い燃料電池をして注目されており、用いる燃料もグルコースに限らず種々の燃料を用いた、様々な工夫を凝らしたバイオ燃料電池が開発されつつある。
【０００７】
例えば、特許文献１には、メタノール、エタノール、プロパノール、グリセリン、ポリビニルアルコール等のアルコールや、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド等を燃料として用いることができ、酸化還元酵素の補欠分子族として、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）を、電子メディエータとして、ビピリジルアミン又はビピリジルアミン誘導体（Ｒａ〜ＲｉはＨまたは置換基）からなる二座配位子が少なくとも１つオスミウムに配位したオスミウム錯体を備えた酵素電極を用いることにより、高い電圧と高電流密度を得ることができる燃料電池が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２にも、グルコース等の単糖類や、メタノール、エタノール等のアルコール類等を燃料と用いることができ、酵素電極として、特定の基質を酸化する基質脱水素酵素および該基質脱水素酵素を酸化して電極への電子伝達を補助する電子メディエータが、前記電子メディエータを下層として前記電極上にそれぞれ層状に積層固定される構造としたことで、簡素な電極構造を有しながら、安定した酵素固定能力と高い基質反応性とを兼ね備える酵素電極が開示されている。
【０００９】
ところで、バイオ燃料電池は、グルコース溶液等の人体にとって安全性の高いものを燃料に用いることができるため、理論的には、糖類、脂肪、タンパク質等を含む飲食可能なものや、生ゴミなどの廃棄物等を燃料として用いて、発電を行うことが可能である。
【００１０】
しかし、実際には、飲食物や生ゴミなど、そのままの形態では酸化還元反応による電子取り出しが不可能であったり、酵素阻害を引き起こす物質や、溶液のｐＨや塩濃度を変化させてしまうような不純物が存在することにより、著しくセル性能が損なわれてしまったりすることがある。そのため、糖類、脂肪、タンパク質等を含む飲食可能なものや、生ゴミなどの廃棄物等を燃料として用いて発電を行うには、まだまだ技術的に開発すべき問題が残されているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−５９８００号公報。
【特許文献２】特開２００７−２２５３０５号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
バイオ燃料電池は、理論的には安全性の高い身近なものを燃料として用いることができる電池であるものの、前記の通り現実的には難しいのが実情であり、実際にはバイオ燃料電池用の燃料カートリッジ等を用意する必要があり煩雑であった。
【００１３】
そこで、本発明では、飲食物や生ゴミなどの安全性の高い身近なものをバイオ燃料電池の燃料として用いた場合であっても、実際に発電することを可能とする技術を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、まず、酵素を触媒として酸化還元反応が進行することにより起電する燃料電池に用いられ、
一次燃料を導入するための一次燃料導入部と、
該一次燃料導入部と連通し、前記一次燃料を、前記酵素を触媒とした酸化還元反応により電子を放出し得る二次燃料に改質させる燃料改質部と、
該燃料改質部と連通し、前記二次燃料を前記燃料電池へ供給するための二次燃料供給部と、
を少なくとも備える燃料改質器を提供する。
本発明に係る燃料改質器には、前記燃料改質部と前記二次燃料供給部との間に、前記二次燃料を精製するための燃料精製部を備えることも可能である。
該燃料精製部は、前記二次燃料の精製ができればその構成は特に限定されないが、例えば、フィルターを設けて二次燃料中の不溶成分を除去することにより、二次燃料を精製することができる。
また、精製前の前記二次燃料中に含有される高分子成分等を凝集させて除去するために、前記燃料精製部に、加熱手段を設けることも可能である。
更に、精製前の前記二次燃料中に含有される塩等を除去し、燃料のイオン強度をコントロールするために、前記精製部には、イオン交換樹脂層を設けることも可能である。
本発明に係る燃料改質器には、前記一次燃料導入部に導入された一次燃料の状態に基づいて、前記燃料改質部への一次燃料の導入を制御するための第１制御手段を設けておくことが好ましい。改質不能なものを排除するためである。
また、前記燃料改質部に導入された一次燃料の状態に基づいて、前記燃料改質部における燃料改質方法を選択する改質方法選択手段を設けておけば、本発明に係る燃料改質器を、複数の種類の一次燃料に対応できるマルチ的に使用可能な改質器とすることができる。
本発明に係る燃料改質器には、また、前記燃料改質部において改質された二次燃料の状態に基づいて、前記燃料改質部からの二次燃料の送出を制御するための第２制御手段を設けておくことが好ましい。改質後の二次燃料が、前記燃料電池の燃料として使用不能な場合に、電池への供給を防ぐためである。
本発明に係る燃料改質器には、更に、前記燃料精製部において精製された二次燃料の状態に基づいて、前記燃料精製部からの二次燃料の送出を制御するための第３制御手段を設けることが好ましい。精製後の二次燃料が、前記燃料電池の燃料として使用不能な場合に、電池への供給を防ぐためである。
本発明に係る燃料改質器には、前記燃料精製部と前記二次燃料供給部との間に、電解質溶液を供給するための電解質溶液供給部を備えることができる。前記燃料電池に適した理想的な燃料に調整するためである。
この場合、前記燃料精製部において精製された二次燃料の状態に基づいて、前記電解質溶液供給部からの電解質供給量を制御するための電解質制御手段を設けることが好ましい。
【００１５】
本発明では、次に、一次燃料を導入するための一次燃料導入部と、
該一次燃料導入部と連通し、前記一次燃料を、酵素を触媒とした酸化還元反応により電子を放出し得る二次燃料に改質させる燃料改質部と、
該燃料改質部と連通し、前記二次燃料を電池へ供給するための二次燃料供給部と、
が少なくとも備えられた燃料改質器と、
前記燃料供給部から供給された二次燃料を貯蔵する燃料タンク部と、
該燃料タンク部と連通したアノードと、
該アノードとプロトン伝導可能な状態で接続されたカソードと、
が少なくとも備えられ、前記酵素を触媒として酸化還元反応が進行することにより起電する燃料電池部と、
からなる発電装置を提供する。
【００１６】
ここで本発明で用いる技術用語を説明する。
【００１７】
本発明で用いる「一次燃料」とは、目的の燃料電池に用いられる酵素を用いた場合に、酸化還元反応が進行しない物質を含む燃料、又は酸化還元反応は進行するが電子放出が不能な物質を含む燃料を意味する。
【００１８】
本発明で用いる「二次燃料」とは、目的の燃料電池に用いられる酵素を触媒とした酸化還元反応により電子を放出し得る物質を含む燃料を意味する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る燃料改質器を用いれば、飲食物や生ゴミなどの安全性の高い身近なものをバイオ燃料電池の燃料として用いて、実際に発電することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る燃料改質器１の構成を示す概念図である。
【図２】本発明に係る燃料改質器１の燃料精製部１４の一実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る燃料改質器１の燃料精製部１４の図２とは異なる実施形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る燃料改質器１の燃料精製部１４の図２及び図３とは異なる実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明に係る燃料改質器１の燃料精製部１４の図２から４とは異なる実施形態を示す模式図である。
【図６】本発明に係る燃料改質器１の一実施形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係る燃料改質器１の図６とは異なる実施形態を示す模式図である。
【図８】本発明に係る発電装置１００の一実施形態を示す模式図である。
【図９】本発明に係る発電装置１００における燃料電池部１０の一実施形態を示す模式図である。
【図１０】実施例１におけるセルラーゼ処理時間と電流値変化との関係を示す図面代用グラフである。
【図１１】セルロースからグルコースへの分解（改質）の概要を示す概念図である。
【図１２】一般的なバイオ燃料電池の反応スキームを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００２２】
＜燃料改質器＞
図１は、本発明に係る燃料改質器１の構成を示す概念図である。本発明に係る燃料改質器１は、大別すると、一次燃料導入部１１と、燃料改質部１２と、二次燃料供給部１３と、を少なくとも備えている。また、必要に応じて、燃料精製部１４と、電解質溶液供給部１５と、各種制御手段と、を備えることも可能である。以下、それぞれの構成、機能、効果等を説明する。
【００２３】
（１）一次燃料導入部１１
一次燃料導入部１１は、本発明に係る燃料改質器１に燃料を導入するために用いる。一次燃料導入部１１は、一次燃料を本発明に係る燃料改質器１に導入できれば、その形態は特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、加圧注入、負圧注入、接触吸水、毛細管現象などの原理を用いて、一次燃料を本発明に係る燃料改質器１に導入することが可能である。
【００２４】
また、用いる燃料の種類に応じて、一次燃料導入部１１を構造的に工夫することも可能である。例えば、一次燃料導入部１１に突起構造（針、剣山など）を設けて、固体燃料に刺衝することにより、燃料導入を行う構成などが挙げられる。また、一次燃料導入部１１に、ポンプやバルブを用いて、比較的、粘度の高い燃料の導入も可能となるように工夫することもできる。また、例えば、紙などを一次燃料として用いる場合には、一次燃料導入部１１にシュレッダー機能を設けるなどの工夫をすることもできる。
【００２５】
本発明に係る燃料改質器１が改質し得る一次燃料は、酵素、酸若しくはアルカリ、微生物、加熱等により、目的の燃料電池に用いられる酵素を触媒とした酸化還元反応により電子を放出し得る物質に分解等できる燃料であれば、特に限定されない。例えば、ジュース、スポーツ飲料、砂糖水、アルコール類などの飲料、化粧水などの化粧料等を用いることができる。即ち、本発明に係る燃料改質器１を用いれば、日常生活において摂取する飲食料や化粧料等を、酵素を触媒として酸化還元反応が進行することにより起電する燃料電池（以下「バイオ燃料電池」と称する。）の燃料に改質することができる。
【００２６】
特に、糖質、タンパク質、糖たんぱく質、脂肪酸等を含むものを一次燃料として用いることが望ましい。これらを分解して、単糖類、アミノ酸、脂肪酸等に改質することにより、バイオ燃料電池の燃料として好適に用いることができるからである。なお、本発明に係る燃料改質器１は、液体に限らず、廃木材、廃紙、生ゴミ等の固形物質を一次燃料として用いた場合にも、バイオ燃料電池の燃料として適した燃料に改質することができる。このような固形物質（特に廃木材、廃紙など）は、これまでは、分解酵素などを用いた場合であっても、十分な反応速度が得られずバイオ燃料電池の燃料として用いることは不可能であった。しかし、本願発明では、後述する様々な燃料改質を行うことで、固形物質（特に廃木材、廃紙など）であっても、バイオ燃料電池の燃料として用いることに成功した。
【００２７】
燃料として使用可能なもの、逆に使用不可能なものに関する情報は、例えば、用いる発電装置や電子機器またはそのパッケージに記載したり、飲食物のパッケージに記載したりすることで、使用者に注意を促すことができる。また、燃料として使用不可能なものを収容する容器と、本発明に係る燃料改質器１とを接続不可能に構成することで、使用不可能な燃料を誤って使用することを防止することも可能である。
【００２８】
（２）燃料改質部１２
燃料改質部１２では、一次燃料導入部１１と連通し、一次燃料を、目的の燃料電池に用いられる酵素を触媒とした酸化還元反応により、電子を放出し得る二次燃料へ改質する。燃料改質部１２における改質方法は、用いる一次燃料の種類によって、自由に選択することができる。例えば、酵素、酸若しくはアルカリ、微生物等を用いた化学的、生物的な方法、加熱、加圧等を行う物理的な方法等、１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２９】
以下、一次燃料として（ａ）セルロース、（ｂ）デンプン、（ｃ）キチン・キトサン類、（ｄ）ムコ多糖類（ヒアルロン酸、コンドロイチン等）、（ｅ）二糖類（マルトース、オクタメチルマルトース、セロビオース、イソマルトース、ラクトース、スクロース等）、（ｆ）タンパク質、（ｇ）脂質、を用いた場合の改質方法の具体例をそれぞれ説明する。
【００３０】
（ａ）セルロース
［酵素を用いた分解］
一次燃料として用いるセルロースの種類に応じて、各種セルロースに適したセルラーゼを単独、あるいは複数用いて分解することにより、二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する方法である。用いるセルラーゼとしては、例えば、エンドグルカナーゼ類、セルビオドロラーゼ類、ヘミセルラーゼ類などを挙げることができる。
【００３１】
［希硫酸二段糖化］
希硫酸二段糖化法とは、酸糖化法の一つであり、希硫酸を用いてヘミセルロース分を糖化した後、糖化液と残ったセルロース分の固体とを分け、セルロース分はさらに条件を変えて希硫酸で糖化する方法である。この方法を用いて、一次燃料であるセルロースを二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する。なお、セルロース分の糖化に酵素を用いることも可能である。
【００３２】
［超臨界流体又は亜臨界流体を用いた方法］
一次燃料であるセルロースを、水と二酸化炭素の超臨界流体又は亜臨界流体中において、加水分解することにより、二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する方法である。
【００３３】
［加圧熱水溶媒を用いた分解］
一次燃料であるセルロースを、必要に応じて酸化剤等の存在下において、加圧熱水溶媒を用いて加水分解することにより、二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する方法である。
【００３４】
［固体酸化物触媒を用いた分解］
一次燃料であるセルロースを、活性炭などの固体酸化物触媒を用いて加水分解することにより、二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する方法である。
【００３５】
［セルロース分解菌を用いた分解］
一次燃料であるセルロースを、木材腐朽菌などのセルロース分解菌を用いて加水分解して糖化することにより、二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する方法である。
【００３６】
（ｂ）デンプン
［酵素を用いた分解］
一次燃料として用いるデンプンの種類に応じて、各種デンプンに適した分解酵素を単独、あるいは複数用いて分解することにより、二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する方法である。用いる分解酵素としては、例えば、α―アミラーゼ類、β−アミラーゼ類、α―グリコシダーゼ類などを挙げることができる。
【００３７】
［希硫酸糖化］
一次燃料であるデンプン水溶液に希硫酸を加えて加熱することにより、デンプンからデキストリン・マルトースを経て、二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する方法である。
【００３８】
［デンプン分解菌を用いた分解］
一次燃料であるデンプンを、デンプン分解性乳酸菌やデンプン分解性セレウス菌などのデンプン分解能を持つ微生物を用いて糖化することにより、二次燃料である単糖類（グルコース）へ改質する方法である。
【００３９】
（ｃ）キチン・キトサン類
［酵素を用いた分解］
一次燃料として用いるキチン・キトサンの種類に応じて、各種キチン・各種キトサンに適した分解酵素を単独、あるいは複数用いて分解することにより、二次燃料である単糖類（Ｎ−アセチルグルコサミン、グルコサミン等）へ改質する方法である。用いる分解酵素としては、例えば、キチナーゼ類、キトサナーゼ類などを挙げることができる。
【００４０】
［硫酸加水分解］
一次燃料であるキチン・キトサン類を、硫酸を用いて加水分解することにより、二次燃料である単糖類（Ｎ−アセチルグルコサミン、グルコサミン等）へ改質する方法である。なお、本分解では、２段階の硫酸加水分解処理を行うことも可能である。
【００４１】
［キチン・キトサン分解菌を用いた分解］
一次燃料であるキチン・キトサン類を、ビブリオ属菌のようなキチン・キトサン分解能を持つ微生物を用いて、二次燃料である単糖類（Ｎ−アセチルグルコサミン、グルコサミン等）へ改質する方法である。
【００４２】
（ｄ）ムコ多糖類（ヒアルロン酸、コンドロイチン等）
［酵素を用いた分解］
一次燃料として用いるムコ多糖類（ヒアルロン酸、コンドロイチン等）の種類に応じて、各種ムコ多糖類に適した分解酵素を単独、あるいは複数用いて分解することにより、二次燃料である単糖類（グルクロン酸、Ｎ−アセチルグルコサミン等）へ改質する方法である。用いる分解酵素としては、例えば、ヒアルロン酸の場合、ヒアルロニダーゼ類などを挙げることができる。
【００４３】
［加水分解法］
弱酸、弱塩基下で容易に加水分解可能なムコ多糖類の性質を利用して、一次燃料であるムコ多糖類を、弱酸又は弱塩基を用いて加水分解することにより、二次燃料である単糖類（グルクロン酸、Ｎ−アセチルグルコサミン等）へ改質する方法である。
【００４４】
［ムコ多糖類分解菌を用いた分解］
一次燃料であるムコ多糖類を、ムコ多糖類分解能を持つ微生物を用いて、二次燃料である単糖類（グルクロン酸、Ｎ−アセチルグルコサミン等）へ改質する方法である。
【００４５】
（ｅ）二糖類（マルトース、オクタメチルマルトース、セロビオース、イソマルトース、ラクトース、スクロース等）
［酵素を用いた分解］
一次燃料として用いる二糖類（マルトース、オクタメチルマルトース、セロビオース、イソマルトース、ラクトース、スクロース等）の種類に応じて、各種二糖類に適した分解酵素を単独、あるいは複数用いて分解することにより、二次燃料である単糖類（グルコース、フルクトース等）へ改質する方法である。用いる分解酵素としては、例えば、ラクトースの場合、ラクターゼ類、スクロースの場合、スクラーゼ類、マルトースの場合、マルターゼ類などを挙げることができる。
【００４６】
［二糖類分解菌を用いた分解］
一次燃料である二糖類を、二糖類分解能を持つ微生物を用いて、二次燃料である単糖類（グルコース、フルクトース等）へ改質する方法である。
【００４７】
（ｆ）タンパク質
［酵素を用いた分解］
一次燃料として用いるタンパク質の種類に応じて、各種タンパク質に適した分解酵素を単独、あるいは複数用いて分解することにより、二次燃料であるアミノ酸類へ改質する方法である。用いる分解酵素としては、例えば、キモトリプシン(chymotrypsin)、スブチリシン(subtilisin)、ペプシン、カテプシンＤ(cathepsinD)、ＨＩＶプロテアーゼ、サーモリシン(thermolysin)、 パパイン、カスパーゼなどを挙げることができる。
【００４８】
（ｇ）脂質
［酵素を用いた分解］
一次燃料として用いる脂質の種類に応じて、各種脂質に適した分解酵素を単独、あるいは複数用いて分解することにより、二次燃料であるグリセロールと脂肪酸へ改質する方法である。用いる分解酵素としては、例えば、リパーゼ類などを挙げることができる。
【００４９】
（３）二次燃料供給部１３
二次燃料供給部１３は、燃料改質部１２と連通し、燃料改質部１２において改質された二次燃料をバイオ燃料電池へ供給するために用いる。燃料供給部１３は、二次燃料をバイオ燃料電池に導入できれば、その形態は特に限定されず、自由に設計することが可能である。例えば、加圧注入、負圧注入、接触吸水、毛細管現象などの原理を用いて、二次燃料をバイオ燃料電池に供給することが可能である。
【００５０】
（４）燃料精製部１４
燃料精製部１４では、燃料改質部１２において改質された二次燃料を精製する。本発明に係る燃料改質器１では、前記の通り、様々な一次燃料を、バイオ燃料電池の燃料として用いることができる二次燃料に改質することが可能であるが、二次燃料中に、バイオ燃料電池における酵素反応を阻害する物質が含有されていたり、溶液のｐＨや塩濃度を変化させてしまうような不純物等が存在したりする場合がある。これらの酵素反応阻害物質や不純物等が存在すると、バイオ燃料電池における酵素電極では、酵素活性の低下、酵素の失活、酵素固定化膜の不安定化、酵素固定化膜の破壊、などを引き起こすことがあり、その結果、発電がスムーズに進まないといった問題が生じる場合がある。
【００５１】
そこで、本発明に係る燃料改質器１には、燃料精製部１４を設けて、改質後の二次燃料を精製することが可能である。燃料精製部１４で行う二次燃料の精製方法は特に限定されず、二次燃料やこれに含有される酵素反応阻害物質や不純物の種類に応じて、自由に選択して用いることができる。例えば、フィルターを用いる方法、加熱する方法、イオン交換樹脂層を用いる方法、ゲル濾過カラムを用いる方法、など１種又は２種以上の方法を自由に組み合わせて行うことが可能である。以下、それぞれの方法を説明する。
【００５２】
（ａ）フィルター１４１
フィルター１４１を用いることで、二次燃料中に存在する不溶成分を除去することができる。その結果、酵素電極へのダメージを軽減することができる。本発明に係る燃料改質器１の燃料精製部１４に用いることができるフィルター１４１の種類は特に限定されず、公知のフィルターを１種又は２種以上自由に選択して用いることができる。例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、セルロース混合エステル、ポリビニリデンフロライド、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、ナイロン、ニトロセルロース、グラスファイバー、ポリエーテルスルホン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、などが挙げられる。これらは、同一又は異なる種類のフィルター１４１を積層して用いることも可能である。
【００５３】
（ｂ）加熱手段１４２
二次燃料を加熱することにより、溶液中に溶解している酵素反応阻害を引き起こすタンパク質類などの高分子成分等を凝集させることができる。加熱手段１４２は、図２に示すように、前記フィルター１４１を組み合わせて用いることにより、例えば、加熱手段１４２により加熱し凝集させた高分子成分等を、フィルター１４１を用いて除去することで、より確実に高分子成分等を除去することができる。
【００５４】
高分子成分等を除去する方法は、前記フィルター１４１を用いる方法に限らず、例えば、図３に示すように、加熱を行う部分の側壁の表面Ｓ等を、高分子成分等が吸着するように表面処理を施すことで、加熱手段１４１により凝集した高分子成分等を吸着することも可能である。この場合、加熱を行いながら攪拌すると、より確実に高分子成分等を吸着することができる。
【００５５】
このように、加熱手段１４２を用いて高分子成分等を除去することにより、バイオ燃料電池の酵素電極における酵素反応阻害や酵素電極へのダメージを軽減し、その結果、効率的な発電が可能となる。
【００５６】
なお、加熱手段１４２における加熱温度は、除去する目的の高分子成分等に応じて、自由に設定することができるが、例えば、タンパク質の場合、４０℃〜６０℃が好ましい。
【００５７】
（ｃ）イオン交換樹脂層１４３
燃料精製部１４に、カチオン又はアニオンを吸着するイオン交換樹脂を層状に配置することで、二次燃料溶液中の塩を除去することができる。イオン強度が不安定であると、バイオ燃料電池の酵素電極における酵素固定化膜が破壊される恐れがあるが、燃料精製部１４にイオン交換樹脂層１４３を設けることにより、二次燃料溶液中の塩を除去して二次燃料のイオン強度をコントロールすることができるため、酵素電極へのダメージを軽減することができる。
【００５８】
イオン交換樹脂層１４３の具体的な構成は特に限定されず、除去する塩の種類等に応じて、自由に設計することができる。例えば、図４に示すように、カチオン性イオン交換樹脂層１４３１と、アニオン性イオン交換樹脂層１４３２と、を交互に積層させて多層構造のイオン交換樹脂層１４３を形成することも可能である。
【００５９】
また、イオン交換樹脂層１４３は、前記フィルター１４１や前記加熱手段１４２と組み合わせて用いることも可能である。例えば、図５に示すように、二次燃料を加熱手段１４２を用いて加熱することにより二次燃料中の高分子成分等を凝集させ、次に、フィルター１４１を用いて凝集した高分子成分や不溶成分を除去し、次に、イオン交換樹脂層１４３を用いて二次燃料中の塩を除去するように、段階的に二次燃料を精製することも可能である。
【００６０】
なお、イオン交換樹脂層１４３に使用するイオン交換樹脂の種類は特に限定されず、公知のものを自由に採用して用いることができる。例えば、スチレンージビニルベンゼン共重合体をスルホン化したもの、アルキルアンモニウム化したもの、などを挙げることができる。
【００６１】
（ｄ）ゲル濾過カラム１４４
燃料精製部１４に、図示しないが、ゲル濾過カラム１４４を配置することで、二次燃料溶液中の低分子成分をゲル濾過カラム１４４内に捕獲し、二次燃料から除去することができる。ゲル濾過カラム１４４は、図示しないが、前記フィルター１４１、前記加熱手段１４２、及びイオン交換樹脂層１４３と組み合わせて用いることも可能である。
【００６２】
なお、燃料精製部１４に用いることができるゲル濾過カラムの種類は特に限定されず、公知のものを自由に採用して用いることができる。例えば、シリカゲル、置換シリカゲル、ポリヒドロキシメタクリレート、などを使用したゲル濾過カラムを挙げることができる。
【００６３】
（５）電解質溶液供給部１５
本発明に係る燃料改質器１には、前記燃料精製部１４において精製された二次燃料が、より理想的なバイオ燃料電池の燃料となるように、二次燃料に電解質溶液を供給する電解質溶液供給部１５を設けることができる。精製された二次燃料に電解質溶液を供給して調整することで、調整した二次燃料を用いるバイオ燃料電池は、理想的な発電性能を発揮することができる。
【００６４】
電解質溶液供給部１５で供給する電解質溶液の種類は特に限定されず、供給する二次燃料の種類に応じて自由に選択して用いることができる。例えば、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）やリン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）などが生成するリン酸二水素イオン（Ｈ２ＰＯ４−）、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール（略称トリス）、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸（ＭＥＳ）、カコジル酸、炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、クエン酸水素イオン、Ｎ−（２−アセトアミド）イミノ二酢酸（ＡＤＡ）、ピペラジン−Ｎ，Ｎ’−ビス（２−エタンスルホン酸）（ＰＩＰＥＳ）、Ｎ−（２−アセトアミド）−２−アミノエタンスルホン酸（ＡＣＥＳ）、３−（Ｎ−モルホリノ）プロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）、Ｎ−２−ヒドロキシエチルピペラジン−Ｎ’−２−エタンスルホン酸（ＨＥＰＥＳ）、Ｎ−２−ヒドロキシエチルピペラジン−Ｎ’−３−プロパンスルホン酸（ＨＥＰＰＳ）、Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］グリシン（略称トリシン）、グリシルグリシン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン（略称ビシン）、イミダゾール、トリアゾール、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、イミダゾール誘導体（ヒスチジン、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、イミダゾール−２−カルボン酸エチル、イミダゾール−２−カルボキシアルデヒド、イミダゾール−４−カルボン酸、イミダゾール−４，５−ジカルボン酸、イミダゾール−１−イル−酢酸、２−アセチルベンズイミダゾール、１−アセチルイミダゾール、Ｎ−アセチルイミダゾール、２−アミノベンズイミダゾール、Ｎ−（３−アミノプロピル) イミダゾール、５−アミノ−２−（トリフルオロメチル) ベンズイミダゾール、４−アザベンズイミダゾール、４−アザ−２−メルカプトベンズイミダゾール、ベンズイミダゾール、１−ベンジルイミダゾール、１−ブチルイミダゾール）などのイミダゾール環を含む化合物などの緩衝溶液等を挙げることができる。
【００６５】
（６）各種制御手段
本発明に係る燃料改質器１には、各部位において、第１制御手段２１、改質方法選択手段２２、第２制御手段２３、第３制御手段２４、電解質制御手段２５、などの各種制御手段を設けることができる。以下、それぞれの制御手段について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明に係る燃料改質器１の一実施形態を示す模式図である。
【００６６】
（ａ）第１制御手段２１
第１制御手段２１は、一次燃料導入部１１に導入された一次燃料の状態に基づいて、燃料改質部１２への一次燃料の導入を制御するための制御手段である。例えば、一次燃料導入部１１に導入された一次燃料が、本発明に係る燃料改質器１では、改質することが不可能な性状である場合など、燃料改質部１２の機能を害さないためにも、燃料改質部１２への導入を予め停止させることができる。また、一次燃料導入部１１に導入された一次燃料の量が多すぎる場合など、燃料改質部１２の機能を害さないためにも、燃料改質部１２への導入量を調整することができる。
【００６７】
具体的な制御方法は特に限定されないが、例えば、一次燃料導入部１１にセンサー２１１を、一次燃料導入部１１と燃料改質部１２の間に一次燃料の通流を遮断若しくは調整し得るシャッター２１２等の遮断板や調整弁を設置し、前記センサー２１１によって、一次燃料の性状や導入量などの状態を感知し、一次燃料の状態に応じて、シャッター２１２等の遮断版や調整弁等の開閉を行うことで、一次燃料の燃料改質部１２への導入を制御することができる。
【００６８】
（ｂ）改質方法選択手段２２
改質方法選択手段２２は、燃料改質部１２に導入された一次燃料の状態に基づいて、燃料改質部１２における一次燃料の改質方法を選択する手段である。改質方法選択手段２２を設けることにより、本発明に係る燃料改質器１を、複数の種類の一次燃料に対応できるマルチ的に使用可能な改質器とすることができる。
【００６９】
具体的な選択方法は特に限定されないが、例えば、燃料改質部１２にセンサー２２１を、燃料改質部１２に接続するように各種分解酵素等を貯蔵した分解酵素貯蔵部２２２を設置し、前記センサー２２１によって、一次燃料の種類を感知し、この種類に応じた分解酵素を前記分解酵素貯蔵部２２２から燃料改質部１２へ注入することにより、一次燃料の種類に応じた改質方法を選択することができる。
【００７０】
（ｃ）第２制御手段２３
第２制御手段２３は、燃料改質部１２において改質された二次燃料の状態に基づいて、燃料改質部１２から二次燃料の送出を制御するための制御手段である。例えば、燃料改質部１２において改質された二次燃料が、目的のバイオ燃料電池に用いることが不可能な性状である場合など、バイオ燃料電池の機能を害さないためにも、燃料改質部１２からの二次燃料の送出を予め停止させることができる。また、燃料改質部１２において改質された二次燃料の量が多すぎる場合など、バイオ燃料電池の機能を害さないためにも、燃料改質部１２からの送出量を調整することができる。
【００７１】
具体的な制御方法は特に限定されないが、例えば、燃料改質部１２にセンサー２３１を、燃料改質部１２と燃料精製部１３との間、若しくは燃料改質部１２と燃料供給部１３との間に、二次燃料の通流を遮断若しくは調整し得るシャッター２３２等の遮断板や調整弁を設置し、前記センサー２３１によって、二次燃料の性状や量などの状態を感知し、二次燃料の状態に応じて、シャッター２３２等の遮断版や調整弁等の開閉を行うことで、二次燃料の燃料改質部１２からの送出を制御することができる。
【００７２】
（ｄ）第３制御手段２４
第３制御手段２４は、燃料精製部１４において精製された二次燃料の状態に基づいて、燃料精製部１４から二次燃料の送出を制御するための制御手段である。例えば、燃料精製部１４において精製された二次燃料が、目的のバイオ燃料電池に用いることが不可能な性状である場合など、バイオ燃料電池の機能を害さないためにも、燃料精製部１４からの二次燃料の送出を予め停止させることができる。また、燃料精製部１４において精製された二次燃料の量が多すぎる場合など、バイオ燃料電池の機能を害さないためにも、燃料精製部１４からの送出量を調整することができる。
【００７３】
具体的な制御方法は特に限定されないが、例えば、燃料精製部１４にセンサー２４１を、燃料精製部１４と電解質供給部１５との間、若しくは燃料精製部１４と燃料供給部１３との間に、二次燃料の通流を遮断若しくは調整し得るシャッター２４２等の遮断板や調整弁を設置し、前記センサー２４１によって、二次燃料の性状や量などの状態を感知し、二次燃料の状態に応じて、シャッター２４２等の遮断版や調整弁等の開閉を行うことで、二次燃料の燃料精製部１４からの送出を制御することができる。
【００７４】
（ｅ）電解質制御手段２５
電解質制御手段２５は、燃料精製部１４で精製された二次燃料の状態に基づいて、電解質溶液供給部１５からの電解質溶液の供給量を制御するための手段である。電解質制御手段２５を設けることにより、目的のバイオ燃料電池の種類に応じて、二次燃料を理想的な燃料へ調整することができる。
【００７５】
具体的な制御方法は特に限定されないが、例えば、電解質溶液供給部１５にセンサー２５１を、電解質溶液供給部１５にポンプ２５２を介して接続するように電解質溶液を貯蔵した電解質溶液貯蔵部２５３を設置し、前記センサー２５１によって、二次燃料性状や量などの状態を感知し、この状態に応じた量の電解質溶液を前記電解質溶液貯蔵部２５３からポンプ２５２を介して電解質溶液供給部１５へ注入することにより、目的のバイオ燃料電池に応じた理想的な燃料に調整することができる。
【００７６】
これらの各種制御手段は、図６に示すように各目的部位にそれぞれ設置することも可能であるが、例えば、図７に示すように、一つの制御手段２０において、全ての制御を行えるように設計することも可能である。
【００７７】
以上説明した本発明に係る燃料改質器１は、例えば、様々なバイオ燃料電池に接続できるように設計し、いわゆるカートリッジのように形成することができる。
【００７８】
本発明に係る燃料改質器１は、日常生活において摂取する飲食料や化粧料等、あるいは生ゴミ等を、バイオ燃料電池の燃料として使用可能な状態に改質することが可能であるため、例えば災害時などにおいても安定的に電源を確保することが可能となる。
【００７９】
＜発電装置＞
図８は、本発明に係る発電装置１００の一実施形態を示す模式図である。本発明に係る発電装置１００は、大別すると、一次燃料導入部１１と、燃料改質部１２と、二次燃料供給部１３と、を少なくとも備える燃料改質器１と、燃料タンク部１０１と、アノード１０２と、カソード１０３と、を少なくとも備える燃料電池部１０と、からなる。本発明に係る発電装置１００は、燃料改質器１によって改質された二次燃料を用いて、燃料電池部１０において、酵素を触媒として酸化還元反応が進行することにより発電を行うことができる。
【００８０】
本発明に係る発電装置１００は、燃料改質器１と燃料電池部１０をそれぞれ複数用いて構成することも可能である。例えば、複数の燃料電池部１０を直列的に接続可能な構成にし、それぞれに対して燃料改質器１を設けても良いし、それぞれの燃料電池部１０に対して、一つの燃料改質器１から燃料を供給し得るように構成してもよい。
【００８１】
また、複数の燃料電池部１０を備える発電装置１００において、多段階複合酵素反応により発電する場合に、複合酵素反応を、各段階または複数段階ずつ１つの燃料電池部１０で行うように構成することも可能である。例えば、一つの燃料電池部１０内での１段階または複数段階の酵素反応で生成した反応中間物を、他の燃料電池部１０の燃料タンク部１０１に供給し、この燃料電池部１０内で、次の段階の酵素反応を進行させるような構成を挙げることができる。
【００８２】
また、燃料電池部１０の形態も特に限定されず、用いる電子機器に応じて自由に設計することができる。例えば、筒型、コイン型、ボタン型など、従来の規格された電池構造や、図９に示すような、外部壁面がカソード１０３、内部壁面がアノード１０２、としたパイプ状の形態に構成し、内部を燃料が通過するような構造に設計することも可能である。また、小型化する場合には、人間の喉を通過しにくい構造に、形態や大きさを工夫して、安全性を高めることも可能である。また、各部材を可撓性のある素材で形成して変形可能（例えば、超薄型化など）にすることにより、様々な形態の電子機器（例えば、ディスプレーなど）に適用できるようにすることも可能である。以下、それぞれの構成、機能、効果等を説明する。なお、燃料改質器１については、前述の通りであるため、ここでは説明を割愛する。
【００８３】
（１）燃料タンク部１０１
燃料タンク部１０１は、燃料改質器１の二次燃料供給部１３から供給される二次燃料を貯蔵するために用いる。燃料タンク部１０１の形状は特に限定されず、後述するアノード１０２に二次燃料を供給可能な形態であれば、自由に設計することができる。燃料タンク部１０１からアノード１０２への二次燃料の供給方法も特に限定されず、公知の方法を自由に選択することができる。例えば、加圧注入、負圧注入、接触吸水、毛細管現象などの原理を用いて、二次燃料をアノード１０２に供給することが可能である。
【００８４】
燃料タンク部１０１の形態は、本発明の目的を損なわなければ特に限定されず、燃料の種類、発電装置１００の形態、用いる電子機器の種類や形態に合わせて、自由に設計することができる。また、燃料となり得るものを内包する既存の容器と、燃料タンク部１０１または燃料改質器１の一次燃料導入部１１とを接続可能に構成し、前記容器を、本発明における燃料タンク部１０１への燃料供給のための燃料カートリッジとして用いることも可能である。あるいは、前記容器と後述するアノード１０２とを接続可能に構成し、前記容器自体を、本発明における燃料タンク部１０１として用いることも可能である。前記容器の一例としては、ペットボトル、ライターの燃料タンク、アルミ包装体などを挙げることができる。
【００８５】
（２）アノード１０２
燃料電池部１０におけるアノード１０２では、前記燃料タンク部１０１から供給される二次燃料の酸化反応が進行することにより、電子が放出される。
【００８６】
本発明に係る発電装置１００には、燃料改質器１を備えているため、アノード１０２に供給される二次燃料には、異物が混入されていることは少ないが、燃料タンク部１０１とアノード１０２との間には、フィルターなどの異物除去手段を備えることが好ましい。異物除去手段を備えることで、例えば、微生物などの異物が二次燃料と一緒にアノード１０２に供給されることを防止することができ、その結果、発電効率や出力値を向上することができる。
【００８７】
アノード１０２における燃料の酸化反応の際、燃料自身や反応中間物（アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、ＴＣＡ回路由来の有機酸など）が揮発性を持っていたり、最終反応物として二酸化炭素ガスが発生したり、不純物として混入した微生物などが発酵することによって、副次的に有機酸が発生したりする場合がある。そこで、発生する二酸化炭素や水は、吸着給水反応などを利用し、燃料タンク部１０１内に戻せるような構成にすることが好ましい。また、アノード１０２と燃料タンク部１０１周辺（接続部も含む）には、酸化反応の際に発生する前記ガスなどにより、急激に内圧が上昇した場合に備え、圧を逃がすための安全弁を備えることが好ましい。安全弁の種類としては、通常、圧を逃がすために用いられるものを自由に選択して用いることができるが、例えば、逆止弁などを挙げることができる。
【００８８】
アノード１０２に用いる材料は、外部と電気的に接続可能な素材であれば特に限定されず、公知のあらゆる素材を自由に選択して用いることができる。例えば、Pt、Ag、Au、Ru、Rh、Os、Nb、Mo、In、Ir、Zn、Mn、Fe、Co、Ti、V、Cr、Pd、Re、Ta、W、Zr、Ge、Hfなどの金属、アルメル、真ちゅう、ジュラルミン、青銅、ニッケリン、白金ロジウム、ハイパーコ、パーマロイ、パーメンダー、洋銀、リン青銅などの合金類、ポリアセチレン類などの導電性高分子、グラファイト、カーボンブラックなどの炭素材、HfB2、NbB、CrB2、B4Cなどのホウ化物、TiN、ZrNなどの窒化物、VSi2、NbSi2、MoSi2、TaSi2などのケイ化物、及びこれらの合材等を用いることができる。
【００８９】
アノード１０２には、必要に応じて酵素を固定しても良い。例えば、二次燃料としてアルコール類を含む燃料を用いる場合には、アルコール類を酸化分解する酸化酵素を固定するとよい。酸化酵素の一例としては、アルコールデヒドロゲナーゼ、アルデヒドレダクターゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼ、ヒドロキシパルベートレダクターゼ、グリセレートデヒドロゲナーゼ、フォルメートデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、ガラクトースデヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、グルコネート５デヒドロゲナーゼ、グルコネート２デヒドロゲナーゼなどが挙げられる。
【００９０】
また、アノード１０２には、上記の酸化酵素に加え、酸化型補酵素および補酵素酸化酵素を固定してもよい。酸化型補酵素としては、例えば、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（nicotinamideadenine dinucleotide、以下「NAD＋」と称する。）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（nicotinamideadenine dinucleotide phosphate、以下「NADP＋」と称する。）フラビンアデニンジヌクレオチド（flavin adenine dinucleotide、以下「FAD＋」と称する。）、ピロロキノリンキノン（pyrrollo-quinoline quinone、以下「PQQ2＋」と称する。）などが挙げられる。補酵素酸化酵素としては、例えば、ジアフォラーゼが挙げられる。
【００９１】
アノード１０２では、二次燃料の酸化分解に伴い、上記の酸化型補酵素が、それぞれの還元型であるNADH、NADPH、FADH、PQQH２に還元され、逆に、補酵素酸化酵素により、還元型補酵素から酸化型補酵素へ戻されるという酸化還元反応が繰り返される。このとき、還元型補酵素から酸化型補酵素へ戻る際に２電子が発生する。
【００９２】
更に、アノード１０２には、上記の酸化酵素及び酸化型補酵素に加え、電子伝達メディエーターを固定してもよい。上記で発生した電子の電極への受け渡しをスムーズにするためである。電子伝達メディエーターとしては、様々な材料を用いることができるが、キノン骨格を有する化合物あるいはフェロセン骨格を有する化合物を使用することが好ましく、キノン骨格を有する化合物としては特に、ナフトキノン骨格を有する化合物が好適である。更に、必要に応じて、キノン骨格を有する化合物やフェロセン骨格を有する化合物と共に、電子伝達メディエーターとして作用する１種又は２種以上の他の化合物を併用して固定化してもよい。
【００９３】
具体的な一例を挙げると、ナフトキノン骨格を有する化合物としては、例えば、２−アミノ−１，４−ナフトキノン（ＡＮＱ）、２−アミノ−３−メチル−１，４−ナフトキノン（ＡＭＮＱ）、２−アミノ−３−カルボキシ−１，４−ナフトキノン（ＡＣＮＱ）、２，３−ジアミノ−１，４−ナフトキノン、４−アミノ−１，２−ナフトキノン、２−ヒドロキシ−１，４−ナフトキノン、２−メチル−３−ヒドロキシ−１，４−ナフトキノン、ビタミンＫ１（2-methyl-3-phyty1,4-naphthoquinone）、ビタミンＫ２（2-farnesyl-3-methyl-1,4-naphtoquinone）、ビタミンＫ３（2-methy 1,4-naphthoquinone）、などを用いることができる。また、キノン骨格を有する化合物としては、例えば、anthraquinone-1-sulfonate、anthraquinone-2-sulfonateなどのようなアントラキノン骨格を有する化合物やその誘導体を用いることもできる。またフェロセン骨格を有する化合物としては、例えば、ビニルフェロセン、ジメチルアミノメチルフェロセン、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン、ジメチルフェロセン、フェロセンモノカルボン酸などを用いることができる。更に、その他の化合物としては、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）などの金属錯体、ベンジルビオローゲンなどのビオローゲン化合物、ニコチンアミド構造を有する化合物、リボフラビン構造を有する化合物、ヌクレオチド−リン酸構造を有する化合物などを用いることができる。より具体的な一例を挙げると、例えば、cis-[Ru(NH3)4Cl2]1+/0、trans-[Ru(NH3)4Cl2]1+/0、[Co(dien)2]3+/2+、[Mn(CN)6]3-4-、[Mn(CN)6]4-/5-、[Mo2O3S(edta)]2-/3-、[Mo2O2S2(edta)]2-/3-、[Mo2O4(edta)]2-/3-、[Cr(edta)(H2O)]1-/2-、 [Cr(CN)6]3-/4-、methylene blue、pycocyanine、indigo-tetrasulfonate、luciferin、gallocyanine、pyocyanine、methyl apri blue、resorufin、indigo-trisulfonate、6,8,9-trimethyl-isoalloxazine、chloraphine、indigo disulfonate、nile blue、indigocarmine、9-phenyl-isoalloxazine、thioglycolic acid、2-amino-N-methyl phenazinemethosulfate、azure A、indigo-monosulfonate、anthraquinone-1,5-disulfonate、alloxazine、brilliant alizarin blue、crystal violet、patent blue、9-methyl-isoalloxazine、cibachron blue、phenol red、anthraquinone-2,6-disulfonate、neutral blue、bromphenol blue、anthraquinone-2,7-disulfonate、quinoline yellow、riboflavin、Flavin mononucleotide（FMN）、flavin adenine dinucleotide（FAD）、phenosafranin、lipoamide、safranine T、lipoic acid、indulin scarlet、4-aminoacridine、acridine、nicotinamideadenine dinucleotide（NAD）、nicotinamide adenine dinucleotide phosphate（NADP）、neutral red、cysteine、benzyl viologen(2+/1+)、3-aminoacridine、1-aminoacridine、methyl viologen(2+/1+)、2-aminoacridine、2,8-diaminoacridine、5-aminoacridineなどを用いることができる。なお、化学式中、dienはdiethylenetriamineを、edtaはethylenediaminetetraacetate tetraanioneをそれぞれ示す。
【００９４】
酵素、補酵素、電子伝達メディエーターなどをアノード１０２に固定化する場合、その固定化方法としては、様々な方法を自由に選択して用いることができる。例えば、架橋剤にグルタルアルデヒドとポリ−Ｌ−リシンとを用いた固定化担体を使用する方法、アクリルアミドなどのようなプロトン伝導性のあるポリマーを使用する方法、などを用いることができる。
【００９５】
アノード１０２およびその周辺には、酸化反応の際発生する反応中間物を感知するセンサーを設置することが好ましい。反応中間物を感知することができれば、発電時間の予測や、燃料供給量の制御、発電可能か否かの判断、などを行うことが可能である。
【００９６】
燃料電池部１０の製造時には、前記の酵素や電子伝達メディエーターに対してインヒビターとなり得る金属イオンや化学物質などが残存または発生する場合がある。これらの金属イオンや化学物質などが発電時に存在すると、発電効率の低下や出力の低下を引き起こす場合がある。そこで、燃料電池部１０の製造時に、インヒビターとなり得る金属イオンや化学物質を、影響のない程度まで除去する工程を行うことが好ましい。
【００９７】
（３）カソード１０３
燃料電池部１０におけるカソード１０３では、アノード１０２で放出され、後述するアノード集電体１０２１、およびカソード集電体１０３１を通して送り込まれる電子と、外部から供給される酸素を用いて還元反応が進行する。
【００９８】
外部（空気層）とカソード１０３との間には、フィルターなどの異物除去手段を備えることが好ましい。異物除去手段を備えることで、例えば、微生物などの異物が空気と一緒にカソード１０３に供給されることを防止することができ、その結果、発電効率や出力値を向上することができる。
【００９９】
カソード１０３に用いる材料も、外部と電気的に接続可能な素材であれば特に限定されず、公知のあらゆる素材を自由に選択して用いることができる。例えば、Pt、Ag、Au、Ru、Rh、Os、Nb、Mo、In、Ir、Zn、Mn、Fe、Co、Ti、V、Cr、Pd、Re、Ta、W、Zr、Ge、Hfなどの金属、アルメル、真ちゅう、ジュラルミン、青銅、ニッケリン、白金ロジウム、ハイパーコ、パーマロイ、パーメンダー、洋銀、リン青銅などの合金類、ポリアセチレン類などの導電性高分子、グラファイト、カーボンブラックなどの炭素材、HfB2、NbB、CrB2、B4Cなどのホウ化物、TiN、ZrNなどの窒化物、VSi2、NbSi2、MoSi2、TaSi2などのケイ化物、及びこれらの合材等を用いることができる。
【０１００】
カソード１０３には、必要に応じて酵素を固定しても良い。カソード１０３に固定し得る酵素としては、酸素を反応基質とするオキシダーゼ活性を有する酵素であれば、その種類は特に限定されず、必要に応じて自由に選択することが可能である。例えば、ラッカーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ等を用いることができる。
【０１０１】
また、カソード１０３には、上記の酵素に加え、電子伝達メディエーターを固定してもよい。アノード１０２で発生し、アノード集電体１０２１およびカソード集電体１０３１を通して送り込まれる電子の受け取りをスムーズにするためである。カソード１０３に固定し得る電子伝達メディエーターの種類は、アノードに用いる電子伝達メディエーターと比べ酸化還元電位が高ければよく必要に応じて自由に選択することができる。例えば、ＡＢＴＳ(2,2'-azinobis(3-ethylbenzoline-6-sulfonate))、K3[Fe(CN)6]、RuO40/1-、[Os(trpy)3]3+/2+、[Rh(CN)6]3-/4-、[Os(trpy)(dpy)(py)]3+/2+、IrCl62-/3-、[Ru(CN)6]3-/4-、OsCl62-/3-、[Os(py)2(dpy)2]3+/2+、[Os(dpy)3]3+/2+、CuIII/II(H2A3)0/1-、[Os(dpy)(py)4]3+/2+、IrBr62-/3-、[Os(trpy)(py)3]3+/2+、[Mo(CN)8]3-/4-、[Fe(dpy)]3+/2+、[Mo(CN)8]3-/4-、CuIII/II(H2G3a)0/1-、[Os(4,4'-Me2-dpy)3]3+/2+、[Os(CN)6]3-/4-、RuO41-/2-、[Co(ox)3]3-/4-、[Os(trpy)(dpy)Cl]2+/1+、I3-/I-、[W(CN)8]3-/4-、[Os(2-Me-Im)2(dpy)2]3+/2+、ferrocene carboxylic acid、[Os(Im)2(dpy)2]3+/2+、[Os(4-Me-Im)2(dpy)2]3+/2+、OsBr62-/3-、[Fe(CN)6]3-/4-、ferrocene ethanol、[Os(Im)2(4,4'-Me2-dpy)2]3+/2+、[Co(edta)]1-/2-、[Co(pdta)]1-/2-、[Co(cydta)]1-/2-、[Co(phen)3]3+/2+、[OsCl(1-Me-Im)(dpy)2]3+/2+、[OsCl(Im)(dpy)2]3+/2+、[Co(5-Me-phen)3]3+/2+、[Co(trdta)]1-/2-、[Ru(NH3)5(py)]3+/2+、[Co(dpy)3]2+/3+、[Ru(NH3)5(4-thmpy)]3+/2+、Fe3+/2+, malonate、Fe3+/2+, salycylate、[Ru(NH3)5(4-Me-py)]3+/2+、[Co(trpy)2]3+/2+、[Co(4-Me-phen)3]3+/2+、[Co(5-NH2-phen)3]3+/2+、[Co(4,7-(bhm)2phen)3+/2+、[Co(5,6-Me4-phen)3]3+/2+、trans(N)-[Co(gly)3]0/1-、[OsCl(1-Me-Im)(4,4'-Me2-dpy)2]3+/2+、[OsCl(Im)(4,4'-Me2-dpy)2]3+/2+、[Fe(edta)]1-/2-、[Co(4,7-Me2-phen)3]3+/2+、[Co(4,7-Me2-phen)3]3+/2+、[Co(3,4,7,8-Me4-phen)3]3+/2+、[Co(NH3)6]3+/2+、[Ru(NH3)6]3+/2+、[Fe(ox)3]3-/4-、promazine (n=1) [ammonium form]、chloramine-T、TMPDA (N,N,N’,N’-tetramethylphenylenediamine)、porphyrexide、syringaldazine、o-tolidine、bacteriochlorophyll a、dopamine、2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone、p-amino-dimethylaniline、o-quinone/1,2-hydroxybenzene (catechol)、p-aminophenoltetrahydroxy-p-benzoquinone、2,5-dichloro-p-benzoquinone、1,4-benzoquinone、diaminodurene、2,5-dihydroxyphenylacetic acid、2,6,2’-trichloroindophenol、indophenol、o-toluidine blue、DCPIP (2,6-dichlorophenolindophenol)、2,6-dibromo-indophenol、phenol blue、3-amino-thiazine、1,2-napthoquinone-4-sulfonate、2,6-dimethyl-p-benzoquinone、2,6-dibromo-2’-methoxy-indophenol、2,3-dimethoxy-5-methyl-1,4-benzoquinone、2,5-dimethyl-p-benzoquinone、1,4-dihydoxy-naphthoic acid、2,6-dimethyl-indophenol、5-isopropyl-2-methyl-p-benzoquinone、1,2-naphthoquinone、1-naphthol-2-sulfonate indophenol、toluylene blue、TTQ (tryptophan tryptophylquinone) model (3-methyl-4-(3’-methylindol-2’-yl)indol-6,7-dione)、ubiquinone (coenzyme Q)、PMS (N-methylphenazinium methosulfate)、TPQ (topa quinone or 6-hydroxydopa quinone)、PQQ (pyrroloquinolinequinone)、thionine、thionine-tetrasulfonate、ascorbic acid、PES (phenazine ethosulphate)、cresyl blue、1,4-naphthoquinone、toluidine blue、thiazine blue、gallocyanine、thioindigo disulfonate、methylene blue、vitamin K3  (2-methyl-1,4-naphthoquinone)、などを用いることができる。なお、化学式中、dpyは、2,2’-dipyridineを、phenは1,10-phenanthrolineを、Trisは、tris(hydroxymethyl)aminomethaneを、trpyは2,2’:6’,2’’-terpyridineを、Imは、imidazoleを、pyはpyridineを、thmpyは4-(tris(hydroxymethyl)methyl)pyridineを、bhmはbis(bis(hydroxymethyl)methylを、G3aはtriglycineamideを、A3はtrialanineを、oxはoxalate dianioneを、edtaはethylenediaminetetraacetate tetraanioneを、glyはglycinate anionを、pdtaはpropylenediaminetetraacetate tetraanioneを、trdtaはtrimethylenediaminetetraacetate tetraanioneを、cydtaは、1,2-cyclohexanediaminetetraacetate tetraanioneをそれぞれ示す。
【０１０２】
酵素、補酵素、電子伝達メディエーターなどをカソード１０３に固定化する場合、その固定化方法としては、前記アノード１０２での固定化方法と同様に、様々な方法を自由に選択して用いることができる。例えば、架橋剤にグルタルアルデヒドとポリ−Ｌ−リシンとを用いた固定化担体を使用する方法、アクリルアミドなどのようなプロトン伝導性のあるポリマーを使用する方法、などを用いることができる。
【０１０３】
カソード１０３およびその周辺には、還元反応の際発生する反応中間物を感知するセンサーを設置することが好ましい。反応中間物を感知することができれば、発電時間の予測や、燃料供給量の制御、発電可能か否かの判断、などを行うことが可能である。
【０１０４】
燃料電池部１０の製造時には、前記の酵素や電子伝達メディエーターに対してインヒビターとなり得る金属イオンや化学物質などが残存または発生する場合がある。これらの金属イオンや化学物質などが発電時に存在すると、発電効率の低下や出力の低下を引き起こす場合がある。そこで、燃料電池部１０の製造時に、インヒビターとなり得る金属イオンや化学物質を、影響のない程度まで除去する工程を行うことが好ましい。
【０１０５】
（４）プロトン伝導体１０４
以上説明したアノード１０２及びカソード１０３は、プロトン伝導可能な状態で接続する。接続方法は特に限定されないが、例えば、図８の実施形態に示すように、燃料電池部１０内に、アノード１０２とカソード１０３が、プロトン伝導体１０４を介して対向するように配設することで、アノード１０２とカソード１０３とをプロトン伝導可能な状態で接続することが可能である。
【０１０６】
プロトン伝導体１０４に用いる材料は、電子伝導性がなく、且つ、Ｈ＋の輸送が可能な電解質であれば特に限定されず、公知のあらゆる材料を選択して用いることができる。例えば、緩衝物質を含む電解質を用いることができる。緩衝物質としては、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）やリン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）などが生成するリン酸二水素イオン（Ｈ２ＰＯ４−）、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール（略称トリス）、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸（ＭＥＳ）、カコジル酸、炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、クエン酸水素イオン、Ｎ−（２−アセトアミド）イミノ二酢酸（ＡＤＡ）、ピペラジン−Ｎ，Ｎ’−ビス（２−エタンスルホン酸）（ＰＩＰＥＳ）、Ｎ−（２−アセトアミド）−２−アミノエタンスルホン酸（ＡＣＥＳ）、３−（Ｎ−モルホリノ）プロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）、Ｎ−２−ヒドロキシエチルピペラジン−Ｎ’−２−エタンスルホン酸（ＨＥＰＥＳ）、Ｎ−２−ヒドロキシエチルピペラジン−Ｎ’−３−プロパンスルホン酸（ＨＥＰＰＳ）、Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］グリシン（略称トリシン）、グリシルグリシン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン（略称ビシン）、イミダゾール、トリアゾール、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、イミダゾール誘導体（ヒスチジン、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、イミダゾール−２−カルボン酸エチル、イミダゾール−２−カルボキシアルデヒド、イミダゾール−４−カルボン酸、イミダゾール−４，５−ジカルボン酸、イミダゾール−１−イル−酢酸、２−アセチルベンズイミダゾール、１−アセチルイミダゾール、Ｎ−アセチルイミダゾール、２−アミノベンズイミダゾール、Ｎ−（３−アミノプロピル) イミダゾール、５−アミノ−２−（トリフルオロメチル) ベンズイミダゾール、４−アザベンズイミダゾール、４−アザ−２−メルカプトベンズイミダゾール、ベンズイミダゾール、１−ベンジルイミダゾール、１−ブチルイミダゾール）などのイミダゾール環を含む化合物などを挙げることができる。また、固体電解質であるナフィオン類等も用いることができる。
【０１０７】
（５）アノード集電体１０２１、カソード集電体１０３１
アノード集電体１０２１及びカソード集電体１０３１は、それぞれ外部回路に接続され、アノード１０２で放出された電子を、アノード集電体１０２１から外部回路を通じてカソード集電体１０３１へ移動させ、カソード１０３へ送り込む役割を担う。
【０１０８】
本実施形態では、アノード集電体１０２１及びカソード集電体１０３１でプロトン伝導体１０４を挟み込むように配設しているが、これに限定されない。例えば、アノード集電体１０２１を二次燃料が透過可能に形成し、アノード１０２のプロトン伝導体１０４の積層面と逆面側に配設することも可能である。また、カソード集電体１０３１を酸素が透過可能に形成し、カソード１０３のプロトン伝導体１０４の積層面と逆面側に配設することも可能である。更に、アノード集電体１０２１及びカソード集電体１０３１を、それぞれ、アノード１０２とカソード１０３の内部を貫通させるように配設することも可能である。
【０１０９】
アノード集電体１０２１及びカソード集電体１０３１に用いる材料も、外部と電気的に接続可能な素材であれば特に限定されず、公知のあらゆる素材を自由に選択して用いることができる。例えば、Pt、Ag、Au、Ru、Rh、Os、Nb、Mo、In、Ir、Zn、Mn、Fe、Co、Ti、V、Cr、Pd、Re、Ta、W、Zr、Ge、Hfなどの金属、アルメル、真ちゅう、ジュラルミン、青銅、ニッケリン、白金ロジウム、ハイパーコ、パーマロイ、パーメンダー、洋銀、リン青銅などの合金類、ポリアセチレン類などの導電性高分子、グラファイト、カーボンブラックなどの炭素材、HfB2、NbB、CrB2、B4Cなどのホウ化物、TiN、ZrNなどの窒化物、VSi2、NbSi2、MoSi2、TaSi2などのケイ化物、及びこれらの合材等を用いることができる。
【０１１０】
以上説明した燃料電池部１０には、温度制御機能、湿度制御機能などを備えることが好ましい。これらの制御機能を備えることで、用いる酵素の最適温度や最適湿度に制御し、発電効率や出力を向上させることができる。用いる制御方法としては、公知のあらゆる方法を自由に用いることが可能であるが、例えば、ペルチェ素子を用いた温度制御方法、除湿剤（シリカゲルなど）を用いた方法、などを挙げることができる。また、用いる電子機器からの発熱、太陽光、生体の体温、摩擦熱、などを利用できる構成に工夫し、用いる酵素の最適温度に保つことにより、発電効率や出力を向上させることもできる。
【０１１１】
本発明に係る発電装置１００の燃料電池部１０は、酵素を用いて起電させるバイオ燃料電池であるため、生体（動植物を含む）が生産する酵素を用いることができるような構成に工夫することも可能である。例えば、生体の体内または表面から燃料を供給し、生体の表面から酸素を供給し、生体内の酵素を用いて起電させる構成（半体内埋め込み型燃料電池部１０）とすることで、高出力を得ることが可能である。
【０１１２】
＜電子機器＞
本発明に係る発電装置１００は、日常生活において摂取する飲食料や化粧料等、あるいは生ゴミ等を燃料として、効率的な発電が可能であるため、公知のあらゆる電子機器に好適に用いることができる。
【０１１３】
本発明に係る発電装置１００を電子機器に接続または内包させる場合には、発電装置１００における燃料電池部１０と電子機器との間に、必要に応じて昇圧および降圧回路を設けることが好ましい。用いる昇圧および降圧回路の種類は特に限定されず、バイオ燃料電池に利用可能な公知の回路を自由に選択して用いることができる。
【０１１４】
本発明に係る発電装置１００を用いて起動させる電子機器は、構造、機能等は特に限定されず、電気的に作動する機器を全て含有する。例えば、携帯電話、モバイル機器、ロボット、パーソナルコンピューター、ゲーム機器、車載機器、家庭電気製品、工業製品等の電子機器、自動車、二輪車、航空機、ロケット、宇宙船等の移動体、検査機器、ペースメーカー用の電源、バイオセンサーを含む生体内機器の電源等の医療機器、生ごみを分解し電気エネルギーを発電させるシステム等の発電システムおよびコジェネレーションシステム、等を挙げることができる。
【０１１５】
本発明に係る発電装置１００は、前述のとおり、様々な形態に形成することができるため、これを用いる電子機器の形態も、自由に設計することができる。前記の既存の電子機器以外にも、例えば、細胞、生体（動植物を含む）、地球、などをイメージした筺体に形成することもできる。
【０１１６】
本発明に係る電子機器には、生分解性を有する材料を用いることにより、自然環境への負担を軽減することも可能である。また、製造段階や出荷段階、あるいは動作や廃棄段階において、電子機器に用いる各部材を、殺菌または抗菌処理することが好ましい。殺菌または抗菌の方法としては、通常用いられている方法を自由に選択して用いることができるが、例えば、加圧処理、加熱処理、超低温処理、光学的処理、薬剤処理、表面コーティング、防腐剤添加などの方法を挙げることができる。
【０１１７】
本発明に係る電子機器は、前記燃料電池部１０を備えるが、電力供給に通常用いられるバイオ電池以外の電池も同時に用いることができるように、ハイブリットに構成することも可能である。この際用いる電池としては、通常、電子機器に用いることができる電池を１種または２種以上、自由に選択して用いることができるが、例えば、リチウムイオン電池、燃料電池、乾電池、太陽電池、などを挙げることができる。
【０１１８】
本発明に係る電子機器には、燃料電池部１０や他の電池（ハイブリットの場合）の残容量や発電状態を表示する手段を備えることが好ましい。例えば、燃料電池部１０の残容量を確認しながら燃料供給量を制御したり、燃料電池部１０の残容量に応じて、他の電池からの電力供給に切り替えたりすることが可能となるからである。
【０１１９】
また、電子機器に機械エネルギーを与えることで起電させ、これを燃料電池部１０や他の電池に充電し、充電した電気エネルギーを再び機械エネルギーに変換することで、電子機器に動力を与えるように構成することも可能である。一例としては、手回しラジオ、ダイエット機能付き電動自転車などが挙げられる。
【０１２０】
本発明では、電子機器の各部（燃料改質部１、燃料電池部１０における燃料タンク部１０１、アノード１０２、カソード１０３、他の電池）を、必要に応じて取り換えることができる構成とすることが好ましい。例えば、燃料電池部１０の特性が低下した場合に、ユーザーが対価を支払って交換する方法などが挙げられる。また、ユーザーが対価を支払って精神的または身体的な向上のために機械エネルギーを発生させて、電子機器に充電し、この電子機器を回収することで、電気エネルギーを他に利用することも可能である。
【０１２１】
また、燃料使用量、発電量、二酸化炭素量、などから炭素量を計算し、これを本発明の電子機器に表示することで、環境への貢献度を視覚的に表示することもできる。
【０１２２】
以上説明した燃料改質器１、発電装置１００、電子機器には、以下のセンサーを設置することが好ましい。
【０１２３】
（ａ）燃料センサー
本発明において、燃料センサーとは、燃料の量、濃度、種類などを感知可能なセンサーである。例えば、燃料改質器１における一次燃料導入部１１、二次燃料供給部１２、燃料電池部１０における燃料タンク部１０１、アノード１０２およびその周辺、カソードおよびその周辺、などに設置することが好ましい。これらの情報を取得することで、発電時間の予測や、燃料供給量の制御、発電可能か否かの判断、などを行うことが可能である。また、アノード１０２およびその周辺で、燃料の有無を確認できれば、発電効率や出力の低下を防止することが可能である。
【０１２４】
（ｂ）温度センサー
本発明において、温度センサーとは、所定の場所の温度を測定可能なセンサーである。例えば、燃料電池部１０およびその周辺、電子機器内部または表面、などに設置することが好ましい。これらの場所の温度を感知することにより、発電に最適な温度制御を行うことが可能である。
【０１２５】
（ｃ）酸素センサー
本発明において、酸素センサーとは、酸素の量、濃度などを感知可能なセンサーである。例えば、燃料電池部１０およびその周辺、電子機器内部または表面、燃料電池部１０におけるカソード１０３およびその周辺、などに設置することが好ましい。これらの場所の酸素の有無または濃度を感知することにより、酸素供給量の制御、発電可能か否かの判断、などを行うことが可能である。なお、酸素センサーとして光センサーを用いることで、酸素の有無を確認することも可能である。
【０１２６】
（ｄ）二酸化炭素センサー
本発明において、二酸化炭素センサーとは、二酸化炭素の量、濃度などを感知可能なセンサーである。例えば、燃料改質器１における一次燃料導入部１１、二次燃料供給部１２、燃料電池部１０における燃料タンク部１０１、アノード１０２およびその周辺、カソードおよびその周辺、などに設置することが好ましい。これらの場所の二酸化炭素の有無または濃度を感知することにより、発電時間の予測や、燃料供給量の制御、発電可能か否かの判断、などを行うことが可能である。
【０１２７】
（ｅ）重心センサー
本発明において、重心センサーとは、燃料の移動などによる重心の変化を感知するセンサーである。例えば、燃料電池部１０、燃料電池部１０における燃料タンク部１０１、電子機器、などに設置することが好ましい。これらの場所の重心を感知することで、燃料の逆流や対流、燃料もれなどを感知し、発電特性へのフィードバックを行うことが可能である。
【０１２８】
（ｆ）液体センサー
本発明において、液体センサーとは、所定の場所の液体の浸入の有無、水圧などを感知するセンサーである。例えば、燃料電池部１０、燃料電池部１０におけるカソード１０２およびその周辺、電子機器内部または表面、などに設置することが好ましい。例えば、電子機器等を水中に落とした場合や、水場で使用する場合など、外部から液体が浸入した場合に、その浸入経路を遮断して、発電への影響を抑えることが可能である。
【実施例１】
【０１２９】
実施例１では、本発明に係る燃料改質器および発電装置において、一次燃料としてセルロースを用いた場合に、発電が可能であるかを検討した。セルロースの一例として市販のトイレットペーパーを用いた。
【０１３０】
（１）燃料の改質
まず、細かく切断した市販のトイレットペーパー８０ｍｇを準備した。このトイレットペーパーに、セルラーゼ溶液４０００μＬを加え、室温または５０℃以下にて、１日、２日、３日放置した。
【０１３１】
（２）ＣＶ測定
１日、２日、３日間放置した後の溶液５０μＬを、本発明に係る発電装置の燃料電池部へ供給し、ＣＶ測定を行った。なお、燃料電池部の電極にはカーボンフェルト電極、酸化酵素としてグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）およびジアフォラーゼ（ＤＩ）、補酵素してＮＡＤ+、電子伝達メディエーターとしてＡＮＱを用いた。
【０１３２】
（３）結果
結果を図１０に示す。図１０に示すとおり、セルラーゼ溶液による処理時間が長くなるに従って、触媒電流が増加することが分かった。即ち、トイレットペーパーの主成分であるセルロースが、図１１のように、セルラーゼを含む複数の酵素によってグルコースに分解（改質）されることにより、発電が可能になることが分かった。
【０１３３】
以上より、本発明に係る燃料改質器を用いれば、市販のトイレットペーパーのような紙を一次燃料として用いた場合でも、発電することが可能であることが証明できた。
【符号の説明】
【０１３４】
１  燃料改質器
１１  一次燃料導入部
１２  燃料改質部
１３  二次燃料供給部
１４  燃料精製部
１４１  フィルター
１４２  加熱手段
１４３  イオン交換樹脂層
１４３１  カチオン性イオン交換樹脂層
１４３２  アニオン性イオン交換樹脂層
１４４  ゲル濾過カラム
１５  電解質溶液供給部
２０  制御部
２１  第１制御手段
２２  改質方法選択手段
２３  第２制御手段
２４  第３制御手段
２５  電解質制御手段
２１１、２２１、２３１、２４１、２５１  センサー
２１２、２３２、２４２  シャッター
２２２  分解酵素貯蔵部
２５２  ポンプ
２５３  電解質溶液貯蔵部
【図１】
2010245015.tif 000003
【図２】
2010245015.tif 000004
【図３】
2010245015.tif 000005
【図４】
2010245015.tif 000006
【図５】
2010245015.tif 000007
【図６】
2010245015.tif 000008
【図７】
2010245015.tif 000009
【図８】
2010245015.tif 000010
【図９】
2010245015.tif 000011
【図１０】
2010245015.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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