(57)【要約】【課題】単セル単位で従来よりも高い出力を有する酵素燃料電池を提供すること。【解決手段】カソード側およびアノード側の少なくとも一方に酸化還元物質が分散した分散体を保持する槽を有し、酵素電極が酸化還元物質と直接接触するように設けられており、さらに槽には非発電時に酸化還元物質を発電時の電極反応とは逆方向に酸化または還元する酵素を固定化した酵素支持体が酸化還元物質と直接接触するように設けられている酵素燃料電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード側およびアノード側の少なくとも一方に酸化還元物質が分散した分散体を保持する槽を有し、酵素電極が前記酸化還元物質と直接接触するように設けられており、さらに前記槽には非発電時に前記酸化還元物質を発電時の電極反応とは逆方向に酸化または還元する酵素を固定化した酵素支持体が酸化還元物質と直接接触するように設けられている酵素燃料電池。
【請求項２】
前記槽をカソード側に有し、前記酵素支持体には酸化還元物質を酸化する酵素が固定化されている、請求項１に記載の酵素燃料電池。
【請求項３】
前記酵素支持体に固定化されている酵素がマルチ銅オキシダーゼである、請求項２に記載の酵素燃料電池。
【請求項４】
前記マルチ銅オキシダーゼが、ビリルビンオキシダーゼ、ラッカーゼ、ＣｕｅＯおよびこれらの２種以上の組み合わせから選択される、請求項３に記載の酵素燃料電池。
【請求項５】
前記槽をアノード側電極に有し、前記槽はさらに燃料を含み、前記酵素支持体には酸化還元物質を還元する酵素が固定化されている、請求項１に記載の酵素燃料電池。
【請求項６】
前記酵素支持体に固定化されている酵素が、ギ酸デヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、およびこれらの２種以上の組み合わせから選択される、請求項５に記載の酵素燃料電池。
【請求項７】
酸化還元物質が、ヘキサシアノ鉄酸塩、オクタシアノタングステン酸塩、キノン類、１−メトキシ−５−メチルフェナジニウムメチルサルフェート、メチレンブルー、メチレングリーン、ＡＢＴＳ、ＥＤＴＡ（III）、ＮＡＤ（Ｈ）、ＮＡＤＰ（Ｈ）、およびこれらの２種以上の組み合わせから選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の酵素燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酵素燃料電池に関し、特に従来よりも高い出力を提供可能な酵素燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題や資源問題への対策の一つとして、燃料電池に対する関心が高まっている。燃料電池は、電気的に接続された２つの電極に燃料と酸化剤を供給し、電気化学的に燃料の酸化を起こさせることで化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。電気化学的にエネルギーを取り出す燃料電池は、火力発電などとは異なってカルノーサイクルの制約を受けないため、高いエネルギー変換効率を示す。一般的に知られている燃料電池の種類としては、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、アルカリ電解質形燃料電池（ＡＦＣ)、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）およびダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）などがある。これらの燃料電池は、触媒として白金（Ｐｔ）を使用することが多い。しかし、白金は非常に高価な材料であるため、そのことが燃料電池普及の障害の一つとなっている。
【０００３】
一方、触媒として白金を使用しない燃料電池として、酵素燃料電池が注目されている。酵素燃料電池では、アノード電極およびカソード電極の少なくとも一方で、従来の白金などの触媒に代えて酸化還元酵素を用いる。酵素燃料電池では、その実用化に向けて高出力化が課題とされている。
【０００４】
酵素燃料電池の改良の試みとして、特許文献１では燃料を複数の酵素によって段階的に分解するとともに、酸化反応に伴って生成する電子を電極に受け渡すよう構成された酵素燃料電池が提案されている。特許文献２では複数の燃料電池を直列または並列に接続して使用することが提案されている。しかし、特許文献１に記載の酵素燃料電池では、電流密度が低く望ましい出力が得られない。また、特許文献２に記載の技術は、単セルでの出力を高めるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７１５５９号公報
【特許文献２】特開２００９−４８８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
酵素燃料電池の出力は利用している酵素反応の反応速度および酸化還元電位に依存するため、酵素燃料電池の出力の低さを根本から改善するのは難しいことが知られている。本発明は、単セル単位で従来よりも高い出力を有する酵素燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上述したような問題を検討した結果、酵素反応と共に、酵素反応以外の酸化還元反応を系中で並存させることにより、従来よりも高い出力を有する酵素燃料電池が得られることを見出した。本発明の要旨は以下のとおりである。
【０００８】
（１）カソード側およびアノード側の少なくとも一方に酸化還元物質が分散した分散体を保持する槽を有し、酵素電極が前記酸化還元物質と直接接触するように設けられており、さらに前記槽には非発電時に前記酸化還元物質を発電時の電極反応とは逆方向に酸化または還元する酵素を固定化した酵素支持体が酸化還元物質と直接接触するように設けられている酵素燃料電池。
（２）前記槽をカソード側に有し、前記酵素支持体には酸化還元物質を酸化する酵素が固定化されている、（１）に記載の酵素燃料電池。
（３）前記酵素支持体に固定化されている酵素がマルチ銅オキシダーゼである、（２）に記載の酵素燃料電池。
（４）前記マルチ銅オキシダーゼが、ビリルビンオキシダーゼ、ラッカーゼ、ＣｕｅＯ、およびこれらの２種以上の組み合わせから選択される、（３）に記載の酵素燃料電池。
（５）前記槽をアノード側電極に有し、前記槽はさらに燃料を含み、前記酵素支持体には酸化還元物質を還元する酵素が固定化されている、（１）に記載の酵素燃料電池。
（６）前記酵素支持体に固定化されている酵素が、ギ酸デヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、およびこれらの２種以上の組み合わせから選択される、（５）に記載の酵素燃料電池。
（７）酸化還元物質が、ヘキサシアノ鉄酸塩、オクタシアノタングステン酸塩、キノン類、１−メトキシ−５−メチルフェナジニウムメチルサルフェート、メチレンブルー、メチレングリーン、ＡＢＴＳ、ＥＤＴＡ(III)、ＮＡＤ（Ｈ）、ＮＡＤＰ（Ｈ）、およびこれらの２種以上の組み合わせから選択される、（１）〜（６）のいずれかに記載の酵素燃料電池。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の酵素燃料電池では実現できなかったような、単セルあたりの出力が高い酵素燃料電池を提供することができる。それにより、酵素燃料電池が高い電流密度が求められる用途にも利用可能となり、その用途をより広めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の酵素燃料電池の一実施形態の概略図である。
【図２】従来の酵素燃料電池の出力測定における評価用セルの構造の概略図である。
【図３】カソード側に酸化還元物質槽を有する酵素燃料電池の出力測定における評価用セルの構造の概略図である。
【図４】酵素によるヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムの酸化の試験結果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の酵素燃料電池の一実施形態の概略図である。以下、図１を用いて本発明の酵素燃料電池の構造について説明するが、本発明の酵素燃料電池はこの構造に限定されるものではない。
【００１２】
本発明の酵素燃料電池１は、従来の酵素燃料電池と同様に、固体高分子電解質膜１１を挟むようにアノード側電極１２とカソード側電極１３が設けられている。以下、アノード側電極１２とカソード側電極１３のいずれもが酸化還元酵素が固定化された酵素電極である場合について説明するが、本発明の酵素燃料電池においては、アノード側電極１２とカソード側電極１３の少なくとも一方が酵素電極であればよい。いずれかの電極を酵素電極としない場合は、白金などの従来の電極触媒を酵素の代わりに用いることができる。
【００１３】
アノード側電極１２とカソード側電極１３には、電極反応により授受される電子の流れをスムーズにするために集電体１４がそれぞれの電極と接するように設けられている。集電体１４としては、例えばチタンなどの金属からなるメッシュ状の材料を用いることができる。
【００１４】
以降に説明するものは、本発明における特徴的な構成要素である。本発明の酵素燃料電池１は、アノード側およびカソード側のそれぞれに、酸化還元物質槽１５および１６を有する。酸化還元物質槽１５および１６には、それぞれ酸化還元物質が分散した分散体が保持されている。なお、アノード側の酸化還元物質槽１５は、通常、燃料槽を兼ねており、酸化還元物質と共に燃料も分散した分散体がその中に保持されている。アノード側電極１２とカソード側電極１３は、それぞれ酸化還元物質槽１５または１６に保持された分散体と直接接触するよう設けられている。つまり、アノード側電極１２とカソード側電極１３は、該分散体に含まれる酸化還元物質と直接接触している。酸化還元物質槽１５および１６には、それぞれ酵素支持体１７および１８が、分散体に含まれる酸化還元物質と直接接触するように設けられている。酵素支持体１７および１８には、酸化還元物質を発電時の電極反応とは逆方向に酸化または還元することができる酵素が固定化されている。
【００１５】
酵素燃料電池１の発電時、アノード側電極１２では、従来の酵素燃料電池と同様に、燃料を酸化分解して電子とプロトンを取り出す反応が、電極に固定化された酵素に触媒されて進行する。本発明の酵素燃料電池１では、これと同時に、酸化還元物質槽１５に含まれる酸化還元物質が酸化される反応が進行する。このように、燃料の酸化反応と酸化還元物質の酸化反応が同時に進行することにより、両者の酸化還元電位の相加効果が得られ、高い出力が得られるものと考えられる。
【００１６】
同様に、酵素燃料電池１の発電時、カソード側電極１３では、酸素が還元されて水を生成する反応が、電極に固定化された酵素に触媒されて進行する。本発明の酵素燃料電池１では、これと同時に、酸化還元物質槽１６に含まれる酸化還元物質が還元される反応が進行する。例えば、酸化還元物質槽１６にヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム（フェリシアン化カリウム）が酸化還元物質として含まれる場合、これはヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム（フェロシアン化カリウム）へと還元される。このように、酸素の還元反応と酸化還元物質の還元反応が同時に進行することにより、両者の酸化還元電位の相加効果が得られ、高い出力が得られるものと考えられる。
【００１７】
酸化還元物質槽１５および１６に含まれる酸化還元物質は、発電と共に消費され、仮に酸化または還元され尽くされたとすると、酵素燃料電池１の出力は低下してしまうと考えられる。しかしながら、本発明の酵素燃料電池１では、非発電時、つまり発電を停止させている間に、消費された酸化還元物質を酵素支持体１７または１８に固定化された酵素により再生させることができる。例えば、カソード側の酸化還元物質槽１６に酸化還元物質としてヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムが含まれる場合、これは上述のとおり発電に伴ってヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムへと還元される。しかし、酸化還元物質槽１６に設けられた酵素支持体１８には、ヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムを酸化する能力を有する酵素（例えばビリルビンオキシダーゼ）が固定化されており、非発電時に、発電に伴って生じたヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムはヘキサシアノ鉄(III)酸化リウムへと再生される。
【００１８】
この、非発電時において発電時に消耗した酸化還元物質を再生させる仕組みは、二次電池を非発電時に外部から電圧をかけて充電する仕組みと似たものとして捉えることができる。ただし、本発明の酵素燃料電池では、酸化還元物質の再生は非発電時に酵素反応により自動的に進行するものであって、外部から電圧をかける必要はない。
【００１９】
なお、図１に示した実施形態ではアノード側およびカソード側の両方に酸化還元物質槽が設けられているが、酸化還元物質槽はアノード側またはカソード側の少なくとも一方に設けられていればよい。酸化還元物質槽がアノード側にしか設けられていない場合、図１における酸化還元物質槽１６および酵素支持体１８は存在せず、カソード極の構成は従来の燃料電池のカソード極と同様に、例えば電極が大気から直接酸素を取り込むことができるような構造にすることができる。
【００２０】
酸化還元物質槽は少なくともカソード側に設けられていることが好ましい。酸化還元物質槽がカソード側にしか設けられていない場合、アノード側の槽（図１の１５に相当）には酸化還元物質は含まれず、燃料のみが含まれることとなる。その場合、酵素支持体１７は存在していなくてもよい。
【００２１】
アノード側電極１２が酵素電極である場合、電極には基質である燃料を酸化する酵素、例えばギ酸デヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、もしくはアルデヒドデヒドロゲナーゼ、またはこれらの２種以上の組み合わせが固定化されている。その場合、酸化還元物質槽１５に含まれ、アノード側電極１２に供給される燃料は、例えばギ酸またはその塩、グルコース、フルクトース、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトアルデヒドなどである。
【００２２】
カソード側電極１３が酵素電極である場合、電極には基質である酸素を還元する酵素、特にマルチ銅オキシダーゼ（例えばビリルビンオキシダーゼ、ラッカーゼ、もしくはＣｕｅＯ（Copper efflux Oxidase）、またはこれらの２種以上の組み合わせ）が固定化されている。基質となる酸素は、空気中から取り込まれるか、あるいは酸化還元物質槽１６に保持された分散体に含まれるものが利用される。
【００２３】
アノード側の酸化還元物質槽１５に設けられた酵素支持体１７には、発電時の電極反応により酸化された酸化還元物質を還元することができる酵素が固定化されている。そのような酵素としては、例えばギ酸デヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、もしくはアルデヒドデヒドロゲナーゼ、またはこれらの２種以上の組み合わせが挙げられる。アノード側電極１２が酵素電極である場合、アノード側電極１２と酵素支持体１７に固定化されている酵素は、同じものであっても異なるものであってもよい。同じものとする場合は、製造コストを下げることができるなどの利点がある。一方、異なるものとする場合は、それぞれで求められる機能に最も適した酵素を選択可能になるという利点がある。
【００２４】
カソード側の酸化還元物質槽１６に設けられた酵素支持体１８には、発電時の電極反応により還元された酸化還元物質を酸化することができる酵素が固定化されている。そのような酵素としては、マルチ銅オキシダーゼ（例えばビリルビンオキシダーゼ、ラッカーゼ、もしくはＣｕｅＯ、またはこれらの２種以上の組み合わせ）が挙げられる。カソード側電極１３が酵素電極である場合、カソード側電極１３と酵素支持体１８に固定化されている酵素は、同じものであっても異なるものであってもよい。
【００２５】
酸化還元物質槽１５および１６には、分散質である酸化還元物質（および燃料）が分散媒中に分散した分散体が保持されている。分散体の形態は、溶液、ゾル、ゲル、エアロゾルなどのいずれでもよく、中でも溶液、ゾルおよびゲルの形態が好ましい。分散媒としては、例えば水、またはリン酸緩衝液、ＭＯＰＳ緩衝液、トリス緩衝液、イミダゾール緩衝液などの各種緩衝液を用いることができる。
【００２６】
本発明の酵素燃料電池において酸化還元物質として用いることができる化合物としては、ヘキサシアノ鉄酸塩（ヘキサシアノ鉄(II)酸およびヘキサシアノ鉄(III)酸の塩、特にカリウム塩など）、オクタシアノタングステン酸塩、キノン類、１−メトキシ−５−メチルフェナジニウムメチルサルフェート（１−ｍＰＭＳ）、メチレンブルー、メチレングリーン、ＡＢＴＳ（２，２’−アジノビス（３−エチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸））、ＮＡＤ（Ｈ）（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）、ＮＡＤＰ（Ｈ）（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸）、ＥＤＴＡ(III)（エチレンジアミン四酢酸と３価の金属イオン（例えばＦｅ３＋やＣｏ３＋）の錯体）、およびこれらの２種以上の組み合わせが挙げられる。
【００２７】
アノード側の酸化還元物質槽１５に用いる酸化還元物質としては、酸化還元電位が０Ｖ未満、特に−１００ｍＶ未満、とりわけ−２００ｍＶ未満のものが好ましい。そのような酸化還元物質としては、１−メトキシ−５−メチルフェナジニウムメチルサルフェート（１−ｍＰＭＳ）、メチレンブルー、メチレングリーン、ＮＡＤ（Ｈ）、ＮＡＤＰ（Ｈ）が挙げられる。
【００２８】
カソード側の酸化還元物質槽１６に用いる酸化還元物質としては、酸化還元電位が１００ｍＶ以上、特に２００ｍＶ以上、とりわけ３００ｍＶ以上のものが好ましい。そのような酸化還元物質としては、ヘキサシアノ鉄酸(III)塩、ＡＢＴＳ、ＥＤＴＡ(III)が挙げられる。
【００２９】
酸化還元物質槽１５および１６における酸化還元物質の濃度は、０．２Ｍ以上、特に０．５Ｍ以上、とりわけ１．０Ｍ以上とすることが好ましい。
【００３０】
酵素支持体１７および１８は、酸化還元物質と直接接触するようになっていれば、酸化還元物質槽１５および１６のそれぞれの中の任意の場所に設けることができる。アノード側電極１２が酵素電極である場合、該電極に固定化された酵素が非発電時に酸化還元物質を還元するのに十分な能力を有するのであれば、該電極を酵素支持体１７として兼用してもよい。同様に、カソード側電極１３が酵素電極である場合、該電極に固定化された酵素が非発電時に酸化還元物質を酸化するのに十分な能力を有するのであれば、該電極を酵素支持体１８として兼用してもよい。しかしながら、酵素支持体１７および１８は、酸化還元物質槽１５および１６のそれぞれの内壁の少なくとも一部、例えば図１に示したように電極に対して対向する内壁面に設けられていることが好ましい。
【００３１】
なお、本発明の酵素燃料電池において、酸化還元物質は、必ずしも電極に固定化された酵素の反応場の近傍に存在する必要はなく、また酸化還元物質は酵素電極に固定化されている必要はない。むしろ、酸化還元物質の反応が進行しやすくなるよう、例えば、酵素電極に酵素が固定されていない部位を設けてもよい。
【００３２】
酵素支持体１７および１８、ならびに酸化還元物質槽１５および１６に保持された分散体は、酵素燃料電池１の使用と共に徐々に劣化する恐れがある。そのような劣化時の対処のため、本発明の酵素燃料電池１は、例えば酵素支持体１７および１８、あるいはそれら酵素支持体を備えた酸化還元物質槽１５および１６をカートリッジ式とし、必要に応じて簡単に交換できる構成としてもよい。
【００３３】
本発明の酵素燃料電池は、従来の酵素燃料電池よりも高出力であるため、例えば携帯電話、ノートパソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車電源、家庭用電源、ペースメーカー等の生体埋め込み式チップ用マイクロ電源などへの応用に有利である。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３５】
１．従来の酵素燃料電池の出力測定
（１）アノード用酵素電極の作製
５０ｍｇのケッチェンブラック（ライオン社製）、２２２μＬの１０％ポリビニルリジン（シグマアルドリッチ社製）、および３ｍＬのＮ−メチルピロリドン（和光純薬社製）を混合して十分に分散させてスラリーを得た。炭素繊維製マット（トレカマット、東レ社製）を１ｃｍ２の円状に加工し、その表面に上記のスラリーを塗布し、乾燥させてベース電極を作製した。
【００３６】
表１に記載した各成分を混合して、Candida boidinii由来ギ酸デヒドロゲナーゼ（ｃｂＦＤＨ）溶液を調製した。このｃｂＦＤＨ溶液をベース電極に塗布し、乾燥させてアノード用酵素電極を得た。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
（２）カソード用酵素電極の作製
ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ、天野エンザイム社製）を１００ｍＭのリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．０、ナカライテスク社製）に溶解させ、５０ｍｇ／ｍＬのＢＯＤ溶液を調製した。０．５ｍＬのＢＯＤ溶液に（１）と同様に作製したベース電極を一晩浸漬させてカソード用電極を得た。カソード用電極は、評価用燃料電池セルに組み込む前に、紙ウエスで過剰な水分を吸収した。
【００３９】
（３）燃料電池の出力測定
（１）で得たアノード用酵素電極と（２）で得たカソード用電極を評価用燃料電池セルに組み込み、出力を測定した。
【００４０】
図２に評価用燃料電池セルの構造の概略図を示す。固体高分子電解質膜２１を挟むようにアノード用酵素電極２２とカソード用酵素電極２３が設けられ、それら電極はそれぞれ集電体２４に接触している。アノード側には、シリコン２５とアクリル板２６により燃料槽２７が設けられている。燃料槽２７には以下の組成を有する燃料を供給した。
［燃料組成］
リン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．０）  ０．８３Ｍ
ギ酸ナトリウム                        ０．６８Ｍ
ＮＡＤＨ                              ０．２５Ｍ
ＮＡＤ                                ０．５０Ｍ
【００４１】
外部負荷装置として菊水電子工業社製の電子負荷装置（ＰＬＺ１６４ＷＡ）を電池両極間に直列に接続し、シーケンス作製・制御ソフトウェア（Wavy for PLZ4W、菊水電子工業社製）を用いて出力の測定を行った。測定は室温条件下（約２５℃）で行った。測定の結果、０．７６ｍＷ／ｃｍ２の出力が得られた。
【００４２】
２．カソード側に酸化還元物質槽を有する酵素燃料電池の出力測定
上記１の（１）および（２）と同様に、アノード用酵素電極とカソード用酵素電極を作製し、カソード側に酸化還元物質槽を有する評価用燃料電池セルに組み込み、出力を測定した。
【００４３】
図３にカソード側に酸化還元物質槽を有する評価用燃料電池セルの構造の概略図を示す。この評価用燃料電池セルは、カソード側にシリコン３５とアクリル板３６により設けられた酸化還元物質槽３８を有する以外は、図２に示したものと同様である。酸化還元物質槽３８には１Ｍのヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム水溶液を満たした。上記１と同じ条件で出力の測定を行ったところ、２．２ｍＷ／ｃｍ２の出力が得られた。
【００４４】
３．酵素によるヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムの酸化試験
（１）ＢＯＤ吸着基材の作製
ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ、天野エンザイム社製）を１００ｍＭのリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．０、ナカライテスク社製）に溶解させ、５０ｍｇ／ｍＬのＢＯＤ溶液を調製した。上記１（１）のベース電極と同じものを作製し、それを０．５ｍＬのＢＯＤ溶液に一晩浸漬させてＢＯＤを吸着させた。紙ウエスで過剰な水分を吸収し、ＢＯＤ吸着基材とした。
【００４５】
（２）ラッカーゼ吸着基材の作製
ラッカーゼ（ラッカーゼダイワＹ１２０、大和化成社製）を１００ｍＭのリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．０、ナカライテスク社製）に溶解させ、５０ｍｇ／ｍＬのラッカーゼ溶液を調製した。上記１（１）のベース電極と同じものを作製し、それを０．５ｍＬのラッカーゼ溶液に一晩浸漬させてラッカーゼを吸着させた。紙ウエスで過剰な水分を吸収し、ラッカーゼ吸着基材とした。
【００４６】
（３）酵素によるヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムの酸化
２００ｍＭのヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムを１５μＬと、１００ｍＭのリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．０、ナカライテスク社製）を２８５μＬとを満たした槽を用意した。上記（１）と（２）で作製した酵素吸着基材、および酵素を含まないリン酸ナトリウム緩衝液に浸漬させたコントロール基材をそれぞれ槽の上に載せ、槽の中のヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム溶液と酵素吸着基材とが接するようにした。酵素反応によりヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムがヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムに酸化され、溶液が黄色に変色した。変色の程度を分光光度計（Infinite M200、Tecan社製）を用いて評価した。
【００４７】
図４は、コントロール基材、ＢＯＤ基材およびラッカーゼ基材のそれぞれの場合における４２０ｎｍで測定した溶液の吸光度を示したグラフである。酵素を含まないコントロール基材では溶液の吸光度は増加しなかったのに対し、ＢＯＤ基材およびラッカーゼ基材を用いた場合では吸光度が大幅に増加し、酵素によってヘキサシアノ鉄(II)酸カリウムがヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムに酸化されたことがわかった。
【符号の説明】
【００４８】
１    酵素燃料電池
１１  固体高分子電解質膜
１２  アノード側電極
１３  カソード側電極
１４  集電体
１５、１６  酸化還元物質槽
１７、１８  酵素支持体
２１  固体高分子電解質膜
２２  アノード用酵素電極
２３  カソード用酵素電極
２４  集電体
２５  シリコン
２６  アクリル板
２７  燃料槽
３１  固体高分子電解質膜
３２  アノード用酵素電極
３３  カソード用酵素電極
３４  集電体
３５  シリコン
３６  アクリル板
３７  燃料槽
３８  酸化還元物質槽
【図１】
2013016439.tif 000004
【図２】
2013016439.tif 000005
【図３】
2013016439.tif 000006
【図４】
2013016439.tif 000007