農業にも活用できる「微生物燃料電池システム」、農研機構と旭化成エレクトロニクスが開発

農研機構は旭化成エレクトロニクス株式会社と共同で、水田や池に設置できる安価で実用的な微生物燃料電池と、その電力を効率的に回収するエナジーハーベスタを開発した。この2つを組み合わせた微生物燃料電池システムは、気温やCO2濃度などを測定するセンサーの駆動に利用できるという。

微生物燃料電池システム完成へ


農研機構は旭化成エレクトロニクス株式会社と共同で、微生物燃料電池を電源としてセンサーを駆動できるMFCシステムを開発した。
この開発には2つの課題解決が大きなポイントとなった。

(1)有機物を分解し発電する新しいバイオ電池(MFC)の改良

MFCとは、発電細菌が環境中に存在する有機物を分解して発電する新しいバイオ電池を指す。従来型のMFCは高価な部材が使われているので製作コストが高く、さらに電極などが劣化しやすい欠点があった。
そこで農研機構は、炎で酸化した電極をMFCの負極として使用することで、低コストかつ長期の使用に耐えるMFCを開発に成功。このMFCは水田や池など水がある環境に設置して利用できるという。

(2)少しの電力でセンサー稼働「超低消費電力型エナジーハーベスタ」を開発

またMFCでセンサーを駆動させるためには、電気エネルギーを効率的に回収して出力電圧を上昇させるエナジーハーベスタが必要とされている。従来型のエナジーハーベスタの回収効率は低く、実用化の障害になっていた。

そこで、旭化成エレクトロニクス株式会社は、新しい超低消費電力型エナジーハーベスタを開発して、従来型では電力を回収することができなかった低出力のMFC(2 μW)からでもエネルギーを回収できることを実証した。



異常気象などの発生予想にも貢献

今回、炎酸化ステンレス鋼電極を用いたMFCと、新規エナジーハーベスタを組み合わせたシステムにより、従来では不可能だったCO2センサーの駆動に初めて成功したのだった。

この成果により、MFCを唯一の電源とした自立駆動型センサーの開発に利用できるという。水田にセンサーを設置して気温や水温などを測定することで、施肥量、収穫量、作物病害の発生を予想するモデル構築に役立つと期待されており、地球上の様々な地点の河川や湖沼にセンサーを設置してCO2濃度を測定すれば、地球温暖化の動態解析や異常気象の発生予想など気象学への貢献も期待されている。

<参考URL>
(研究成果) センサーを駆動できる微生物燃料電池システムの開発
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  1. 福田浩一
    ふくだこういち。東京農業大学農学部卒。博士(農業経済学)。大学卒業後、全国農業改良普及支援協会に在籍し、普及情報ネットワークの設計・運営、月刊誌「技術と普及」の編集などを担当(元情報部長)。2011年に株式会社日本農業サポート研究所を創業し、海外のICT利用の実証試験や農産物輸出などに関わった。現在は主にスマート農業の実証試験やコンサルなどに携わっている。http://www.ijas.co.jp/
  2. 中村圭佑
    なかむらけいすけ。明治大学農学部卒業後、日本農薬株式会社に約7年勤務。その後、大手経営コンサルティング会社を経て、FOOD BOX(現在登記準備中)を2019年7月に起業。Facebook:https://www.facebook.com/foodboxjp/、Instagram:https://www.instagram.com/foodbox_jp/
  3. 百花繚乱
    趣味は料理、漫画、読書のミドルの男です。商社勤務で全国や海外を転々しているうちに、故郷に哀愁を覚え、約10年前に地元の農業関連会社にとらばーゆ。
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    2児の父。あるきっかけにより農業のイメージを変えたいと考え、16年間のサラリーマン生活にピリオドを打つことを決意。2020年春、家族で田舎に移住し、新規就農を目指す。自身が「移住×就農のモデルケース」となるために、いろんな方面へ向けて奮闘中。
  5. 藤本一志
    ふじもとかずし。大学・大学院の6年間を通して地域づくりと農業の活動に関わる。1年間のサラリーマン生活の後、学生時代から活動していた地域に移住し、2拠点居住を開始する。移住支援を通じた地域づくり活動に取り組む傍ら、兼業農家として稲作に取り組む。