JP2009140646A - New power supply device and electronic equipment - Google Patents

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Hideki Sakai
秀樹 酒井
Takaaki Nakagawa
貴晶 中川
Masaya Tsunoda
正也 角田
Yuichi Tokita
裕一 戸木田
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device capable of simply supplying fuel and generating power in a short time. <P>SOLUTION: The power supply device in which an enzyme is immobilized as a catalyst on at least one electrode of a negative electrode and a positive electrode includes at least an electromotive part in which two or more negative electrodes and positive electrodes are connected in series; a fuel supply part communicating with the negative electrodes and supplying fuel to the negative electrodes; an ion shut off part shutting off ion flow between the negative electrodes. Since the power supply device is formed by connecting two or more electrodes in series, high output current and voltage can be obtained, fuel can be supplied to two or more negative electrodes at the same time, and thereby, fuel can simply be supplied and power can be generated in a short time. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電力供給装置に関する。より詳しくは、２以上の電極を直列接続して高出力化を実現し得る電力供給装置であって、簡便に燃料を供給でき、短時間で発電が可能な電力供給装置、及び該電力供給装置を用いた電子機器に関する。   The present invention relates to a power supply apparatus. More specifically, it is a power supply device that can realize high output by connecting two or more electrodes in series, and can easily supply fuel and can generate power in a short time, and the power supply device The present invention relates to electronic equipment using the

電池は、大きく分けて化学電池と物理電池に分類することができ、化学電池としては、マンガン乾電池、アルカリ乾電池、ニッケル系一次電池、リチウム電池、アルカリボタン電池、酸化銀電池、空気（亜鉛）電池などの一次電池、ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛畜電池、アルカリ畜電池などの二次電池、バイオ燃料電池などの燃料電池が、物理電池としては、太陽電池等が存在する。   Batteries can be broadly classified into chemical batteries and physical batteries. Chemical batteries include manganese batteries, alkaline batteries, nickel-based primary batteries, lithium batteries, alkaline button batteries, silver oxide batteries, and air (zinc) batteries. There are secondary batteries such as primary batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, lithium ion batteries, lead livestock batteries, alkaline livestock batteries, fuel cells such as biofuel cells, and solar cells as physical batteries.

以下、本発明に関わりのある化学電池について説明する。一次電池とは、内部に反応物質を有しており、反応物質の化学反応により電流を生じる電池であって、反応物質がすべて消費されるまで使用できる電池であり、例えば、乾電池等が挙げられる。二次電池とは、内部に反応物質を有しており、電流を発生させることで反応物質が減少するが、充電することによって逆反応が起こり、生成物質がもとの反応物質に戻ることで繰り返し使用することが可能な電池であり、例えば、自動車のバッテリーやリチウムイオン電池などが挙げられる。   The chemical battery related to the present invention will be described below. A primary battery is a battery that has a reactant inside and generates a current by a chemical reaction of the reactant, and can be used until all of the reactant is consumed, such as a dry battery. . A secondary battery has a reactive substance inside, and the reactive substance decreases by generating an electric current. However, a reverse reaction occurs by charging, and the product returns to the original reactive substance. A battery that can be used repeatedly, such as an automobile battery or a lithium ion battery.

化学電池のなかでも、負極又は正極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。）は、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。   Among chemical cells, a fuel cell in which an oxidoreductase is immobilized as a catalyst on at least one of a negative electrode and a positive electrode (hereinafter referred to as a biofuel cell) reacts with a normal industrial catalyst such as glucose and ethanol. Therefore, it is attracting attention as a next-generation fuel cell with high capacity and high safety because it can efficiently extract electrons from difficult fuel.

図１２はバイオ燃料電池の反応スキームを示す図である。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、負極でグルコース（Glucose）の酸化反応が進行し、正極で大気中の酸素（Ｏ２）の還元反応が進行する。そして、負極では、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＋；Nicotinamide Adenine Dinucleotide）、ジアホラーゼ（Diaphorase）、ミディエーター、電極（カーボン）の順に電子が受け渡される。   FIG. 12 is a diagram showing a reaction scheme of a biofuel cell. In the biofuel cell using glucose as a fuel shown in FIG. 12, the oxidation reaction of glucose (Glucose) proceeds at the negative electrode, and the reduction reaction of oxygen (O 2) in the atmosphere proceeds at the positive electrode. In the negative electrode, electrons are transferred in the order of glucose (Glucose), glucose dehydrogenase, nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +), diaphorase, mediator, and electrode (carbon). It is.

一方、このようなバイオ燃料電池は、他の燃料電池に比べて出力が小さいという問題点がある。そこで、近年、高出力のバイオ燃料電池を得るための検討がなされている（例えば、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３参照。）。   On the other hand, such a biofuel cell has a problem that its output is small compared to other fuel cells. Therefore, in recent years, studies for obtaining a high-power biofuel cell have been made (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

例えば、特許文献１に記載のバイオ燃料電池では、電極を多孔質構造の導電性部材（金属、導電性高分子、金属酸化物、炭素材料等）で構成し、その孔内に酵素や電子伝達メディエーター等を固定することにより、実効面積あたりの酵素担持密度を高めて、電流密度の向上を図っている。   For example, in the biofuel cell described in Patent Document 1, the electrode is made of a conductive member having a porous structure (metal, conductive polymer, metal oxide, carbon material, etc.), and an enzyme or electron transfer is formed in the pore. By immobilizing a mediator or the like, the enzyme carrying density per effective area is increased to improve the current density.

特許文献２に記載のバイオ燃料電池では、カソード電極をカーボンなどの多孔質材料に酵素及び電子伝達メディエーターを固定したものにより構成し、このカソード電極の少なくとも一部が気相の反応基質となる空気又は酸素と接触するようにすることで、優れた電極特性を充分に発揮できるように工夫している。   In the biofuel cell described in Patent Document 2, the cathode electrode is composed of a porous material such as carbon fixed with an enzyme and an electron transfer mediator, and at least a part of the cathode electrode serves as a gas phase reaction substrate. Or it is devised so that the outstanding electrode characteristic can fully be exhibited by making it contact with oxygen.

特許文献３に記載のバイオ燃料電池では、１つのセル内に複数の電池部を設けることにより、電流密度、電圧の向上を図っている。図１３は特許文献２に記載の従来のバイオ燃料電池の構成を示す断面図である。図１３に示すように、特許文献２に記載のバイオ燃料電池１０では、空気を透過可能なスペーサ１９ａ、１９ｂの間に、正極集電体１２２１ａ、正極１２２ａ、プロトン伝導体１２３ａ、負極１２１ａ、負極集電体１２１１ａ、燃料が透過可能なスペーサ１９ｃ、負極集電体１２１１ｂ、負極１２１ｂ、プロトン伝導体１２３ｂ、正極１２２ｂ、正極集電体１２２１ｂがこの順に配置されている。即ち、スペーサ１９ｃを挟むように、正極１２２ａ、プロトン伝導体１２３ａ及び負極１２１ａで構成される電池部１２ａと、負極１２１ｂ、プロトン伝導体１２３ｂ及び正極１２２ｂで構成される電池部１２ｂとが配置されている。そして、負極１２１ａ、１２１ｂには酵素が固定化されており、負極１２１ａ、１２１ｂ、負極集電体１２１１ａ、１２１１ｂ、及びスペーサ１９ｃを包み込むように、燃料保持容器１５が設けられている。   In the biofuel cell described in Patent Document 3, the current density and voltage are improved by providing a plurality of battery units in one cell. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional biofuel cell described in Patent Document 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 13, in the biofuel cell 10 described in Patent Document 2, a positive electrode current collector 1221a, a positive electrode 122a, a proton conductor 123a, a negative electrode 121a, and a negative electrode are interposed between spacers 19a and 19b that are permeable to air. A current collector 1211a, a spacer 19c through which fuel can pass, a negative electrode current collector 1211b, a negative electrode 121b, a proton conductor 123b, a positive electrode 122b, and a positive electrode current collector 1221b are arranged in this order. That is, the battery part 12a composed of the positive electrode 122a, the proton conductor 123a, and the negative electrode 121a and the battery part 12b composed of the negative electrode 121b, the proton conductor 123b, and the positive electrode 122b are arranged so as to sandwich the spacer 19c. Yes. Enzymes are immobilized on the negative electrodes 121a and 121b, and a fuel holding container 15 is provided so as to enclose the negative electrodes 121a and 121b, the negative electrode current collectors 1211a and 1211b, and the spacer 19c.

このバイオ燃料電池１０では、例えば、燃料保持容器１５に燃料としてグルコース溶液を充填すると、負極１２１ａ、１２１ｂでは、酵素によりグルコースが分解されて電子が取り出されると共に、Ｈ＋が発生する。一方、正極１２２ａ、１２２ｂでは、プロトン伝導体１２３ａ、１２３ｂを通って輸送されたＨ＋と、負極１２１ａ、１２１ｂで取り出され外部回路を介して送られた電子と、空気中の酸素とが反応して水が生成する。そして、正極集電体１２２１ａ、１２２１ｂ及び負極集電体１２１１ａの間に負荷を接続することにより電流が流れ、従来よりも大きな出力を得ることができる。 In the biofuel cell 10, for example, when the fuel holding container 15 is filled with a glucose solution as fuel, the negative electrodes 121 a and 121 b decompose glucose with an enzyme to extract electrons and generate H + . On the other hand, in the positive electrodes 122a and 122b, H + transported through the proton conductors 123a and 123b, electrons taken out from the negative electrodes 121a and 121b and sent through an external circuit, and oxygen in the air react. Water is produced. When a load is connected between the positive electrode current collectors 1221a and 1221b and the negative electrode current collector 1211a, a current flows, and a larger output than before can be obtained.

特開２００６−２３４７８８号公報。JP 2006-234788 A. 特開２００６−９３０９０号公報。JP 2006-93090 A. 特開２００７−１８８８１０号公報。JP 2007-188810 A.

前述のように、バイオ燃料電池は、他の電池に比べて出力が小さいという問題点を解決するために、種々の検討がなされているが、まだまだ低出力であることが現状である。そのため、複数のバイオ燃料電池を直列に接続することで高出力化を行うことが必要である。   As described above, in order to solve the problem that the output of the biofuel cell is smaller than that of other cells, various studies have been made, but the present situation is that the output is still low. Therefore, it is necessary to increase the output by connecting a plurality of biofuel cells in series.

しかし、高出力化のためにバイオ燃料電池を直列接続する場合、複数のバイオ燃料電池に対し、各々燃料を供給する必要があり、燃料供給が煩雑で、発電までに時間を要してしまうという問題があった。   However, when biofuel cells are connected in series for higher output, it is necessary to supply fuel to each of a plurality of biofuel cells, which means that the fuel supply is complicated and it takes time to generate power. There was a problem.

そこで、本発明では、２以上の電極を直列接続して高出力化を実現し得る電力供給装置であって、簡便に燃料を供給でき、短時間で発電が可能な電力供給装置を提供することを主目的とする。   Therefore, the present invention provides a power supply device that can achieve high output by connecting two or more electrodes in series, and can easily supply fuel and generate power in a short time. The main purpose.

本発明では、まず、負極又は正極の少なくとも一方の電極上に触媒として酵素が固定化された電力供給装置であって、
少なくとも２以上の前記負極及び前記正極が直列接続した起電部と、
前記負極間を連通し、前記負極に燃料を供給する燃料供給部と、
前記負極間をイオン的に遮断するイオン遮断部と、
を少なくとも備える電力供給装置を提供する。
前記イオン遮断部は、前記負極間をイオン的に遮断できれば、その遮断方法は特に限定されないが、例えば、イオン遮断部を大気層で構成することにより、前記負極間をイオン的に遮断することができる。
また、前記負極と燃料供給部との間に、移動可能なイオン遮断弁を備えることで、前記負極間をイオン的に遮断することも可能である。
本発明に係る電力供給装置への燃料の供給は、外部から直接行ってもよいが、例えば、前記燃料供給部に接続し、前記燃料を貯蔵する燃料貯蔵部を備えることで、必要な燃料を貯蔵しておくことも可能である。
前記電力供給装置の起電部は、前記起電部の前記負極へ、前記燃料貯蔵部から前記燃料供給部を通じて燃料が供給されれば、その配設部位は特に限定されないが、例えば、前記燃料貯蔵部には燃料貯蔵部を密閉可能とする蓋部を設け、該蓋部に前記起電部を配設することもできる。
前記負極に固定された前記酵素には、少なくとも酸化酵素を含ませることができる。
また、前記負極に固定された前記酵素には、少なくとも酸化型補酵素を含ませることもできる。
前記負極に固定された前記酵素に、酸化型補酵素を含ませる場合には、更に、補酵素酸化酵素を含ませることも可能である。
また、前記負極又は前記正極の少なくとも一方の電極上には、前記酵素に加え、電子伝達メディエーターを固定化することもできる。
本発明では、次に、負極又は正極の少なくとも一方の電極上に触媒として酸化還元酵素が固定化された燃料電池を用いる電子機器であって、
少なくとも２以上の燃料電池を直列接続した燃料電池部と、
前記燃料電池の前記負極間を連通し、前記負極に燃料を供給する燃料供給部と、
前記負極間をイオン的に遮断するイオン遮断部と、
を少なくとも備える電子機器を提供する。
該電子機器には、前記燃料供給部に接続し、前記燃料を貯蔵する燃料貯蔵部を更に備えることもできる。
前記電子機器の燃料電池部は、前記燃料電池部の前記負極へ、前記燃料貯蔵部から前記燃料供給部を通じて燃料が供給されればその配設部位は特に限定されないが、例えば、前記燃料貯蔵部に該燃料貯蔵部を密閉可能とする蓋部を設け、該蓋部に前記燃料電池部を配設することができる。 In the present invention, first, a power supply device in which an enzyme is immobilized as a catalyst on at least one of a negative electrode and a positive electrode,
An electromotive part in which at least two or more of the negative electrode and the positive electrode are connected in series;
A fuel supply unit that communicates between the negative electrodes and supplies fuel to the negative electrodes;
An ion blocking part that ionically blocks between the negative electrodes;
A power supply device comprising at least
The ion blocking part is not particularly limited as long as it can ionically block between the negative electrodes. For example, the ion blocking part may be ionized to block between the negative electrodes by configuring the ion blocking part with an atmospheric layer. it can.
Further, by providing a movable ion cutoff valve between the negative electrode and the fuel supply unit, it is possible to ionically block between the negative electrodes.
The supply of fuel to the power supply apparatus according to the present invention may be performed directly from the outside. For example, the fuel supply unit connected to the fuel supply unit and stores the fuel can provide the necessary fuel. It can also be stored.
If the fuel is supplied from the fuel storage unit to the negative electrode of the electromotive unit through the fuel supply unit, the electromotive unit of the power supply device is not particularly limited. The storage part may be provided with a cover part that can seal the fuel storage part, and the electromotive part may be disposed on the cover part.
The enzyme fixed to the negative electrode can contain at least an oxidase.
In addition, the enzyme immobilized on the negative electrode can contain at least an oxidized coenzyme.
In the case where an oxidized coenzyme is included in the enzyme fixed to the negative electrode, a coenzyme oxidase can be further included.
In addition to the enzyme, an electron transfer mediator can be immobilized on at least one of the negative electrode and the positive electrode.
Next, in the present invention, an electronic device using a fuel cell in which an oxidoreductase is immobilized as a catalyst on at least one of a negative electrode and a positive electrode,
A fuel cell unit in which at least two fuel cells are connected in series;
A fuel supply unit that communicates between the negative electrodes of the fuel cell and supplies fuel to the negative electrode;
An ion blocking part that ionically blocks between the negative electrodes;
An electronic device including at least the above is provided.
The electronic device may further include a fuel storage unit that is connected to the fuel supply unit and stores the fuel.
The fuel cell part of the electronic device is not particularly limited as long as fuel is supplied from the fuel storage part to the negative electrode of the fuel cell part through the fuel supply part. For example, the fuel storage part The fuel storage portion can be provided with a lid portion that can seal the fuel storage portion, and the fuel cell portion can be disposed on the lid portion.

本発明に係る電力供給装置は、２以上の電極を直列接続しているため、大きな出力電流及び電圧を得ることができるとともに、２以上の負極に対し、同時に燃料の供給を行うことができるため、簡便に燃料を供給でき、短時間で発電が可能となる。   Since the power supply device according to the present invention has two or more electrodes connected in series, a large output current and voltage can be obtained and fuel can be simultaneously supplied to two or more negative electrodes. Therefore, it is possible to easily supply fuel and to generate power in a short time.

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。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。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment described below shows an example of typical embodiment of this invention, and, thereby, the range of this invention is not interpreted narrowly.

＜電力供給装置＞
図１は、本発明に係る電力供給装置の一実施形態を示す断面摸式図である。本発明に係る電力供給装置１は、大別すると、起電部２ａ、２ｂと、燃料供給部３と、イオン遮断部４と、を備えている。 <Power supply device>
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a power supply apparatus according to the present invention. The power supply device 1 according to the present invention is roughly provided with electromotive units 2a and 2b, a fuel supply unit 3, and an ion blocking unit 4.

なお、図１中符号５１は、本発明に係る電力供給装置の燃料を示しており、本実施形態では、電力供給装置１に燃料貯蔵部５を付設して、該燃料貯蔵部５に燃料５１を貯蔵しているが、本発明に係る電力供給装置１には燃料貯蔵部５は必須ではない。例えば、電力供給装置１に、外部から直接燃料５１を供給したり、燃料５１を貯蔵した取り外し可能な燃料カートリッジ等を取り付けて、燃料を供給したり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。   1 indicates the fuel of the power supply device according to the present invention. In this embodiment, the fuel storage unit 5 is attached to the power supply device 1, and the fuel 51 is provided in the fuel storage unit 5. However, the fuel storage unit 5 is not essential for the power supply device 1 according to the present invention. For example, it is also possible to supply the fuel 51 directly to the power supply device 1 from the outside or by attaching a removable fuel cartridge or the like storing the fuel 51. Hereinafter, each structure, a function, an effect, etc. are demonstrated.

（１）起電部２ａ、２ｂ
起電部２ａ、２ｂは、負極２１ａ、２１ｂと正極２２ａ、２２ｂが、プロトン伝導体２３ａ、２３ｂを介して対向した構造を呈している。本実施形態における電力供給装置１では、負極２１ａ、２１ｂとプロトン伝導体２３ａ、２３ｂの間に、負極集電体２１１ａ、２１１ｂを備えているが、負極伝導体２１１ａ、２１１ｂの配設箇所は特に限定されない。負極伝導体２１１ａ、２１１ｂを燃料が透過可能な構造にすれば、負極２１ａ、２１ｂと後述する燃料供給部３との間に備えることも可能である。 (1) Electromotive portions 2a and 2b
The electromotive portions 2a and 2b have a structure in which the negative electrodes 21a and 21b and the positive electrodes 22a and 22b face each other with the proton conductors 23a and 23b interposed therebetween. In the power supply device 1 according to the present embodiment, the negative electrode current collectors 211a and 211b are provided between the negative electrodes 21a and 21b and the proton conductors 23a and 23b. It is not limited. If the negative electrode conductors 211a and 211b have a structure that allows the fuel to pass therethrough, the negative electrode conductors 211a and 211b can be provided between the negative electrodes 21a and 21b and a fuel supply unit 3 described later.

また、本実施形態に係る電力供給装置１では、正極２２ａ、２２ｂとプロトン伝導体２３ａ、２３ｂの間に、正極集電体２２１ａ、２２１ｂを備えているが、正極伝導体２２１ａ、２２１ｂの配設箇所も特に限定されない。正極伝導体２２１ａ、２２１ｂを、酸素を含む空気等が透過可能な構造にすれば、正極２２ａ、２２ｂの図面向かって上部側に備えることも可能である。   In the power supply device 1 according to the present embodiment, the positive electrode current collectors 221a and 221b are provided between the positive electrodes 22a and 22b and the proton conductors 23a and 23b. However, the positive electrode conductors 221a and 221b are disposed. The location is not particularly limited. If the positive electrode conductors 221a and 221b have a structure that allows oxygen-containing air or the like to pass therethrough, the positive electrode conductors 221a and 221b may be provided on the upper side of the positive electrodes 22a and 22b.

本実施形態に係る電力供給装置１では、電極（負極２１ａ、２１ｂ、正極２２ａ、２２ｂ）を２つ直列接続しているが、２以上の電極（負極２１ａ、２１ｂ、正極２２ａ、２２ｂ）を直列接続していれば、その数は特に限定されない。必要な電力量に合わせて、電極（負極２１ａ、２１ｂ、正極２２ａ、２２ｂ）の数は自由に設計変更することが可能である。   In the power supply device 1 according to the present embodiment, two electrodes (the negative electrodes 21a and 21b and the positive electrodes 22a and 22b) are connected in series, but two or more electrodes (the negative electrodes 21a and 21b and the positive electrodes 22a and 22b) are connected in series. If connected, the number is not particularly limited. The number of electrodes (the negative electrodes 21a and 21b and the positive electrodes 22a and 22b) can be freely changed in design according to the required electric energy.

電極（負極２１ａ、２１ｂ、正極２２ａ、２２ｂ）の接続方法は、直列的な接続であれば特に限定されない。例えば、図１に示すように、一方の電極の負極伝導体２１１ａと、他方の電極の正極伝導体２２１ｂを接続させることにより、２以上の電極（負極２１ａ、２１ｂ、正極２２ａ、２２ｂ）を直列的に接続することができる。   The connection method of the electrodes (the negative electrodes 21a and 21b and the positive electrodes 22a and 22b) is not particularly limited as long as it is connected in series. For example, as shown in FIG. 1, two or more electrodes (negative electrode 21a, 21b, positive electrode 22a, 22b) are connected in series by connecting the negative electrode conductor 211a of one electrode and the positive electrode conductor 221b of the other electrode. Can be connected.

起電部２では、負極２１ａ、２１ｂで燃料５１の酸化反応により電子を放出し、該電子が負極集電体２１１ａ、２１１ｂおよび正極集電体２２１ａ、２２１ｂを通り正極２２ａ、２２ｂへ移動し、正極２２ａ、２２ｂで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、という一連の反応を進行させることにより電気エネルギーを発生させる。   In the electromotive unit 2, electrons are released by the oxidation reaction of the fuel 51 at the negative electrodes 21a and 21b, and the electrons move to the positive electrodes 22a and 22b through the negative electrode current collectors 211a and 211b and the positive electrode current collectors 221a and 221b. Electric energy is generated by a series of reactions in which the reduction reaction proceeds using the electrons and oxygen supplied from the outside at the positive electrodes 22a and 22b.

負極２１ａ、２１ｂに用いる材料は公知のあらゆる素材を用いることができ、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、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。   Any known material can be used for the negative electrodes 21a and 21b, and any material that can be electrically connected to the outside is not particularly limited. For example, Pt, Ag, Au, Ru, Rh, Os, Nb , Mo, In, Ir, Zn, Mn, Fe, Co, Ti, V, Cr, Pd, Re, Ta, W, Zr, Ge, Hf and other metals, alumel, brass, duralumin, bronze, nickel, nickel rhodium , Hyperco, Permalloy, Permender, Alloys such as Western silver and phosphor bronze, Conductive polymers such as polyacetylene, Carbon materials such as graphite and carbon black, Boride such as HfB2, NbB, CrB2, B4C, TiN, ZrN, etc. Nitride, silicides such as VSi2, NbSi2, MoSi2, TaSi2, and a mixture thereof can be used.

負極２１ａ、２１ｂには、必要に応じて酵素を固定しても良い。例えば、燃料として糖類を含む燃料を用いる場合には、糖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、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、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などが挙げられる。   An enzyme may be immobilized on the negative electrodes 21a and 21b as necessary. For example, when a fuel containing saccharides is used as the fuel, an oxidase that oxidizes and decomposes saccharides may be fixed. Examples of oxidase include glucose dehydrogenase, gluconate 5 dehydrogenase, gluconate 2 dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, aldehyde reductase, aldehyde dehydrogenase, lactate dehydrogenase, hydroxy parbate reductase, glycerate dehydrogenase, formate dehydrogenase, fructose dehydrogenase, galactose dehydrogenase, etc. Can be mentioned.

また、負極２１ａ、２１ｂ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（nicotinamide adenine 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（nicotinamide adenine 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。   In addition to the above oxidase, an oxidized coenzyme and a coenzyme oxidase may be fixed to the negative electrodes 21a and 21b. Examples of the oxidized coenzyme include nicotinamide adenine dinucleotide (hereinafter referred to as “NAD +”), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereinafter referred to as “NADP +”) flavin. And adenine dinucleotide (flavin adenine dinucleotide, hereinafter referred to as “FAD +”), pyrrolo-quinoline quinone (hereinafter referred to as “PQQ2 +”), and the like. Examples of the coenzyme oxidase include diaphorase.

負極２１ａ、２１ｂでは、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。 In the negative electrodes 21a and 21b, the oxidized coenzyme is reduced to the respective reduced forms NADH, NADPH, FADH, and PQQH 2 along with the oxidative decomposition of the fuel. The redox reaction of returning from the coenzyme to the oxidized coenzyme is repeated. At this time, two electrons are generated when returning from the reduced coenzyme to the oxidized coenzyme.

更に、負極２１ａ、２１ｂ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、例えば、２−アミノ−３−カルボキシ−１，４−ナフトキノン（ＡＣＮＱ）、ビタミンＫ３、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、３−ジアミノ−１，４−ナフトキノン、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、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、キノン骨格を有する化合物、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などが挙げられる。   Furthermore, in addition to the above oxidase and oxidized coenzyme, an electron transfer mediator may be fixed to the negative electrodes 21a and 21b. This is for smooth delivery of the electrons generated above to the electrodes. Examples of the electron transfer mediator include 2-amino-3-carboxy-1,4-naphthoquinone (ACNQ), vitamin K3, 2-amino-1,4-naphthoquinone (ANQ), 2-amino-3-methyl-1 , 4-naphthoquinone (AMNQ), 2,3-diamino-1,4-naphthoquinone, osmium (Os), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co) and other metal complexes, benzyl viologen and other viologen compounds , A compound having a quinone skeleton, a compound having a nicotinamide structure, a compound having a riboflavin structure, a compound having a nucleotide-phosphate structure, and the like.

正極２２ａ、２２ｂに用いる材料も公知のあらゆる素材を用いることができ、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、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。   Any known material can be used for the positive electrodes 22a and 22b, and any material that can be electrically connected to the outside is not particularly limited. For example, Pt, Ag, Au, Ru, Rh, Os, Nb , Mo, In, Ir, Zn, Mn, Fe, Co, Ti, V, Cr, Pd, Re, Ta, W, Zr, Ge, Hf and other metals, alumel, brass, duralumin, bronze, nickel, nickel rhodium , Hyperco, Permalloy, Permender, Alloys such as Western silver and phosphor bronze, Conductive polymers such as polyacetylene, Carbon materials such as graphite and carbon black, Boride such as HfB2, NbB, CrB2, B4C, TiN, ZrN, etc. Nitride, silicides such as VSi2, NbSi2, MoSi2, TaSi2, and a mixture thereof can be used.

正極２２ａ、２２ｂには、必要に応じて酵素を固定しても良い。正極２２ａ、２２ｂ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。   Enzymes may be immobilized on the positive electrodes 22a and 22b as necessary. The enzyme that can be fixed to the positive electrodes 22a and 22b is not particularly limited as long as it has an oxidase activity using oxygen as a reaction substrate, and can be freely selected as necessary. For example, laccase, bilirubin oxidase, ascorbate oxidase and the like can be used.

また、正極２２ａ、２２ｂ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。負極２１ａ、２１ｂで発生し、負極集電体２１１ａ、２１１ｂおよび正極集電体２２１ａ、２２１ｂ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。正極２２ａ、２２ｂに固定し得る電子伝達メディエーター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できる。例えば、ＡＢＴＳ(2,2'-azinobis(3-ethylbenzoline-6-sulfonate))、K3[Fe(CN)6]等を用いることが可能である。 In addition to the above enzymes, an electron transfer mediator may be fixed to the positive electrodes 22a and 22b. This is to smoothly receive electrons generated in the negative electrodes 21a and 21b and sent through the negative electrode current collectors 211a and 211b and the positive electrode current collectors 221a and 221b. The type of electron transfer mediator that can be fixed to the positive electrodes 22a and 22b is not particularly limited, and can be freely selected as necessary. For example, ABTS (2,2′-azinobis (3-ethylbenzoline-6-sulfonate)), K 3 [Fe (CN) 6 ], or the like can be used.

正極２２ａ、２２ｂでは、負極２１ａ、２１ｂから負極集電体２１１ａ、２１１ｂおよび正極集電体２２１ａ、２２１ｂ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。   In the positive electrodes 22a and 22b, the reduction reaction proceeds using electrons sent from the negative electrodes 21a and 21b through the negative electrode current collectors 211a and 211b and the positive electrode current collectors 221a and 221b and oxygen supplied from the outside.

プロトン伝導体２３ａ、２３ｂに用いる材料は特に限定されず、公知のあらゆる材料を用いることができ、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。 The material used for the proton conductors 23a and 23b is not particularly limited, and any known material can be used. For example, an electrolyte containing a buffer substance can be used. Examples of the buffer substance include dihydrogen phosphate ions (H 2 PO 4 − ) and 2-amino-2 produced by sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ), potassium dihydrogen phosphate (KH 2 PO 4 ), and the like. -Hydroxymethyl-1,3-propanediol (abbreviation Tris), 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid (MES), cacodylic acid, carbonic acid (H 2 CO 3 ), hydrogen citrate ion, N- (2- Acetamido) iminodiacetic acid (ADA), piperazine-N, N′-bis (2-ethanesulfonic acid) (PIPES), N- (2-acetamido) -2-aminoethanesulfonic acid (ACES), 3- (N -Morpholino) propanesulfonic acid (MOPS), N-2-hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonic acid (HEPES), N-2-hydroxyethyl Piperazine-N′-3-propanesulfonic acid (HEPPS), N- [tris (hydroxymethyl) methyl] glycine (abbreviation tricine), glycylglycine, N, N-bis (2-hydroxyethyl) glycine (abbreviation bicine) Imidazole, triazole, pyridine derivative, bipyridine derivative, imidazole derivative (histidine, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, 2-ethylimidazole, imidazole-2-carboxylate, imidazole-2-carboxaldehyde , Imidazole-4-carboxylic acid, imidazole-4,5-dicarboxylic acid, imidazol-1-yl-acetic acid, 2-acetylbenzimidazole, 1-acetylimidazole, N-acetylimidazole, 2-aminobenzimidazole Sol, N- (3-aminopropyl) imidazole, 5-amino-2- (trifluoromethyl) benzimidazole, 4-azabenzimidazole, 4-aza-2-mercaptobenzimidazole, benzimidazole, 1-benzylimidazole, And compounds containing an imidazole ring such as 1-butylimidazole.

負極集電体２１１ａ、２１１ｂおよび正極集電体２２１ａ、２２１ｂに用いる材料も公知のあらゆる素材を用いることができ、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、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。   The material used for the negative electrode current collectors 211a and 211b and the positive electrode current collectors 221a and 221b can also be any known material, and is not particularly limited as long as the material can be electrically connected to the outside. For example, Pt, Ag, Au, Ru, Rh, Os, Nb, Mo, In, Ir, Zn, Mn, Fe, Co, Ti, V, Cr, Pd, Re, Ta, W, Zr, Ge, Hf and other metals, alumel Brass, Duralumin, Bronze, Nickelin, Platinum rhodium, Hyperco, Permalloy, Permender, Western silver, Phosphor bronze and other alloys, Conductive polymers such as polyacetylene, Carbon materials such as graphite and carbon black, HfB2, NbB, CrB2 Borides such as B4C, nitrides such as TiN and ZrN, silicides such as VSi2, NbSi2, MoSi2, and TaSi2, and a mixture thereof can be used.

（２）燃料供給部３
燃料供給部２は、負極２１ａ及び負極２１ｂ間を連通し、電力供給に必要な燃料５１を電力供給装置１に導入できれば、その形態は特に限定されない。本発明に係る電力供給装置１への燃料供給方法の一例について、図２を用いて説明する。 (2) Fuel supply unit 3
The form of the fuel supply unit 2 is not particularly limited as long as the fuel supply unit 2 communicates between the negative electrode 21a and the negative electrode 21b and can introduce the fuel 51 necessary for power supply into the power supply device 1. An example of a fuel supply method to the power supply apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.

図２は、本発明に係る電力供給装置１への燃料供給方法および負極間のイオン遮断方法の一例を示す断面摸式図である。図２中符号（Ｉ）で示す図は、燃料供給前の電力供給装置１を示し、符号（II）で示す図は、燃料供給中の電力供給装置１を示し、符号（III）で示す図は、負極間をイオン的に遮断中の電力供給装置１を示す断面摸式図である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a fuel supply method to the power supply device 1 and an ion blocking method between the negative electrodes according to the present invention. 2 shows the power supply device 1 before fuel supply, and the diagram shown by reference (II) shows the power supply device 1 during fuel supply, which is indicated by reference symbol (III). These are the cross-sectional schematic diagrams which show the electric power supply apparatus 1 which is interrupting | blocking ion between negative electrodes.

本実施形態のように、上部より、起電部２ａ、２ｂ、燃料供給部３及びイオン遮断部４、燃料貯蔵部５の順に積層した電力供給装置１（図２（Ｉ）参照）を、図２（II）に示すように、天地逆転させることにより、起電部２の負極２１へ燃料５１を供給することができる。   As in the present embodiment, the power supply device 1 (see FIG. 2 (I)) in which the electromotive units 2a and 2b, the fuel supply unit 3, the ion blocking unit 4, and the fuel storage unit 5 are stacked in this order from the top. As shown in 2 (II), the fuel 51 can be supplied to the negative electrode 21 of the electromotive unit 2 by turning upside down.

本発明に係る電力供給装置１における燃料供給部２は、負極２１ａ及び負極２１ｂ間を連通しているため、複数の負極２１ａ、２１ｂに対し、同時に燃料５１の供給を行うことが可能である。そのため、従来のように各負極に対し個別に燃料５１を供給する方法に比べ、簡便に燃料を供給でき、ひいては、短時間で発電が可能となる。   Since the fuel supply unit 2 in the power supply apparatus 1 according to the present invention communicates between the negative electrode 21a and the negative electrode 21b, the fuel 51 can be supplied to the plurality of negative electrodes 21a and 21b at the same time. Therefore, as compared with the conventional method in which the fuel 51 is individually supplied to each negative electrode, the fuel can be easily supplied, and as a result, power can be generated in a short time.

燃料供給部３と負極２１ａ、２１ｂとの間には、図３に示すように、燃料５１を保持できる燃料保持部３１を備えることで、長時間の発電を可能にすることもできる。燃料保持部３１に用いる材料は、燃料５１を保持することができれば公知のあらゆる素材を用いることができる。例えば、合成樹脂や繊維等で形成したスポンジ等で形成することが可能である。   As shown in FIG. 3, a fuel holding unit 31 that can hold the fuel 51 is provided between the fuel supply unit 3 and the negative electrodes 21 a and 21 b, thereby enabling long-time power generation. As the material used for the fuel holding unit 31, any known material can be used as long as the fuel 51 can be held. For example, it can be formed of a sponge formed of synthetic resin or fiber.

（３）イオン遮断部４
イオン遮断部４は、燃料５１を負極２１ａ、２１ｂに供給後、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断するために備える。前述の通り、負極２１ａ及び負極２１ｂ間は、燃料供給部３を通じて連通しているため、燃料５１を供給中においては、燃料５１が持つ電解質としての性質により、負極２１ａ及び負極２１ｂ間を、燃料５１を通してイオンが移動してしまい、発電を行うことができない。そこで、本発明に係る電力供給装置１のように、燃料５１を供給後、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断する手段が必要となる。 (3) Ion blocker 4
The ion blocking unit 4 is provided to ionically block between the negative electrode 21a and the negative electrode 21b after supplying the fuel 51 to the negative electrodes 21a and 21b. As described above, the negative electrode 21a and the negative electrode 21b communicate with each other through the fuel supply unit 3. Therefore, during the supply of the fuel 51, the fuel 51 has a property as an electrolyte. The ions move through 51 and cannot generate power. Therefore, like the power supply device 1 according to the present invention, after supplying the fuel 51, a means for ionically blocking between the negative electrode 21a and the negative electrode 21b is required.

イオン遮断部４は、燃料５１を負極２１ａ、２１ｂに供給後、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断できれば、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。イオン遮断方法の一例について、図２を用いて説明する。   The form of the ion blocking unit 4 is not particularly limited as long as it can ionically block between the negative electrode 21a and the negative electrode 21b after supplying the fuel 51 to the negative electrodes 21a and 21b, and can be freely designed. An example of the ion blocking method will be described with reference to FIG.

本実施形態のように、上部より、起電部２、燃料供給部３及びイオン遮断部４、燃料貯蔵部５の順に積層した電力供給装置１（図２（Ｉ）参照）を、図２（II）に示すように、天地逆転させることにより、起電部２の負極２１へ燃料５１を供給し、その後、再度、天地逆転させて（図２（III）参照）、負極２１ａ及び負極２１ｂと燃料貯蔵部５との間に大気層を形成することにより、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断することができる。このように、本実施形態に係る電力供給装置１では、燃料供給部３がイオン遮断部４としての役割も果たすように設計している。   As in the present embodiment, the power supply device 1 (see FIG. 2 (I)) in which the electromotive unit 2, the fuel supply unit 3, the ion blocking unit 4, and the fuel storage unit 5 are stacked in this order from the top is shown in FIG. As shown in FIG. 2), the fuel 51 is supplied to the negative electrode 21 of the electromotive unit 2 by reversing the top and bottom, and then reversed again (see FIG. 2 (III)), and the negative electrode 21a and the negative electrode 21b By forming an air layer between the fuel storage unit 5 and the negative electrode 21a and the negative electrode 21b can be ionized. Thus, in the power supply device 1 according to the present embodiment, the fuel supply unit 3 is designed so as to also serve as the ion blocking unit 4.

図４は、本発明に係る電力供給装置１の図１、図２及び図３とは異なる実施形態を示す断面摸式図である。本実施形態に係る電力供給装置１では、負極２１ａ及び負極２１ｂと燃料供給部３との間に、移動可能なイオン遮断弁で構成されたイオン遮断部４（以下「イオン遮断弁４」と称する。）を設けている。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment different from FIGS. 1, 2, and 3 of the power supply device 1 according to the present invention. In the power supply device 1 according to the present embodiment, an ion blocking unit 4 (hereinafter referred to as “ion blocking valve 4”) configured by a movable ion blocking valve between the negative electrode 21a and the negative electrode 21b and the fuel supply unit 3. .) Is provided.

イオン遮断弁４は、燃料５１を負極２１ａ、２１ｂに供給する際には、負極２１ａ、２１ｂと燃料供給部３とを連通させ、燃料５１供給後には、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断することができれば、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。イオン遮断弁４の一例について、図５を用いて説明する。   When supplying the fuel 51 to the negative electrodes 21a and 21b, the ion shut-off valve 4 allows the negative electrodes 21a and 21b and the fuel supply unit 3 to communicate with each other, and after the fuel 51 is supplied, the negative electrode 21a and the negative electrode 21b are ionized. The form is not particularly limited as long as it can be blocked, and can be freely designed. An example of the ion cutoff valve 4 will be described with reference to FIG.

図５は、図４中符号４で示すイオン遮断弁の上方視平面図である。図５中符号（Ｉ）で示す図は、燃料５１供給中のイオン遮断弁４を、図５中符号（III）で示す図は、イオン遮断中のイオン遮断弁４を、図５中符号（II）で示す図は、（Ｉ）と（III）の途中経過におけるイオン遮断弁４を示す上方視平面図である。   FIG. 5 is a top plan view of the ion shut-off valve indicated by reference numeral 4 in FIG. 5 is a diagram showing the ion shut-off valve 4 while the fuel 51 is being supplied, and FIG. 5 is a diagram showing the ion shut-off valve 4 while being shut off. The figure shown by II) is a top view plan view showing the ion shutoff valve 4 in the middle of (I) and (III).

本実施形態に係るイオン遮断弁４は、複数の連通孔４１を有する絶縁体を２つ積層した構成を有する。負極２１ａ、２１ｂへ燃料５１を供給する際は、各絶縁体の連通孔４１が重なるように配置することにより（図５（Ｉ）参照）、該連通孔４１が燃料供給部３としての役割を果たし、燃料貯蔵部５から燃料５１を負極２１ａ、２１ｂへ供給することができる（図４参照）。   The ion cutoff valve 4 according to this embodiment has a configuration in which two insulators having a plurality of communication holes 41 are stacked. When supplying the fuel 51 to the negative electrodes 21a and 21b, the communication holes 41 function as the fuel supply unit 3 by arranging the communication holes 41 of each insulator so as to overlap each other (see FIG. 5I). As a result, the fuel 51 can be supplied from the fuel storage section 5 to the negative electrodes 21a and 21b (see FIG. 4).

連通孔４１（燃料供給部３）を通じて、負極２１ａ、２１ｂへ燃料５１を供給した後、図５（II）から図（III）に示すように、一方の絶縁体をずらして、各連通孔４１を塞ぐことにより、燃料５１の供給が遮断され、それに伴い、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断することが可能となる。   After supplying the fuel 51 to the negative electrodes 21a and 21b through the communication hole 41 (fuel supply unit 3), as shown in FIGS. 5 (II) to (III), one of the insulators is shifted to each communication hole 41. As a result, the supply of the fuel 51 is cut off, and accordingly, the negative electrode 21a and the negative electrode 21b can be ionically cut off.

そして、負極２１ａ及び負極２１ｂ間がイオン的に遮断されると、負極２１ａ、２１ｂでは、燃料５１の酸化反応により電子を放出し、該電子が負極集電体２１１ａ、２１１ｂおよび正極集電体２２１ａ、２２１ｂを通り正極２２ａ、２２ｂへ移動し、正極２２ａ、２２ｂで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、という一連の反応が進行することにより発電が行われる。   When the negative electrode 21a and the negative electrode 21b are ionically cut off, the negative electrodes 21a and 21b emit electrons by the oxidation reaction of the fuel 51, and the electrons are negative electrode current collectors 211a and 211b and a positive electrode current collector 221a. Electricity is generated by the progress of a series of reactions that move to the positive electrodes 22a and 22b through 221b and the reduction reaction proceeds using the electrons and oxygen supplied from the outside at the positive electrodes 22a and 22b.

本発明に係る電力供給装置１に供給する燃料の種類は特に限定されず、燃料電池の燃料として公知のあらゆるものを供給することができる。例えば、蛋白質、脂肪酸、糖質、又はその他の化合物を利用することができる。この中でも特に糖質は、食品、その残渣、発酵産物、又はバイオマスなどからの入手の容易性、価格面、汎用性、安全性、及び扱いの容易性などの観点から、より好適である。   The kind of fuel supplied to the power supply apparatus 1 according to the present invention is not particularly limited, and any known fuel for the fuel cell can be supplied. For example, proteins, fatty acids, carbohydrates, or other compounds can be used. Among these, carbohydrates are particularly preferable from the viewpoints of availability, price, versatility, safety, ease of handling, and the like from foods, residues thereof, fermentation products, or biomass.

また、人体が飲食又は接触可能な燃料を用いることも可能である。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、日常生活において摂取する飲料や化粧料等を、本発明に係る電力供給装置１の燃料として用いることが可能である。このように人体が飲食又は接触可能な燃料を用いれば、安全性のみでなく、任意の場所で、任意の燃料を補給することが可能となると
いったメリットも生じる。 It is also possible to use a fuel that can be eaten or contacted by the human body. For example, drinks such as juices, sports drinks, sugar water, alcohols, and cosmetics such as lotions can be used. That is, beverages, cosmetics, and the like taken in daily life can be used as fuel for the power supply apparatus 1 according to the present invention. In this way, using fuel that can be eaten or contacted by the human body produces not only safety but also the advantage that it becomes possible to replenish any fuel at any place.

図６は、本発明に係る電力供給装置の図１、図３及び図４とは異なる実施形態を示す断面摸式図である。本実施形態では、燃料貯蔵部５に飲料容器を用いており、該飲料容器を密閉可能とする蓋部６に、図示しないが、起電部２ａ、２ｂを配設している。蓋部６の詳しい構造を以下説明する。   FIG. 6 is a schematic sectional view showing an embodiment different from FIGS. 1, 3 and 4 of the power supply apparatus according to the present invention. In the present embodiment, a beverage container is used for the fuel storage unit 5, and although not shown, the electromotive units 2a and 2b are disposed on the lid 6 that can seal the beverage container. The detailed structure of the lid 6 will be described below.

図７は、図６中符号６に示す蓋部６を図面向かって上方から見た上方視断面模式図である。本実施形態に係る電力供給装置１の蓋部６には、起電部２（負極２１、正極２２、プロトン伝導体２３）を６つ直列的に接続した状態で設けている。そして、該起電部２の各負極２１は、蓋部６の内方向に向かって、燃料貯蔵部５に露出させた状態で配設している。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view as seen from the top of the lid 6 shown in FIG. The lid 6 of the power supply device 1 according to this embodiment is provided with six electromotive units 2 (a negative electrode 21, a positive electrode 22, and a proton conductor 23) connected in series. And each negative electrode 21 of this electromotive part 2 is arrange | positioned in the state exposed to the fuel storage part 5 toward the inner direction of the cover part 6. FIG.

このように、各起電部２の各負極２１を燃料貯蔵部５に露出させることで、各負極２１ａ、２１には、同時に燃料５１を供給することが可能となる（図７中矢印Ｆ参照）。   Thus, by exposing each negative electrode 21 of each electromotive unit 2 to the fuel storage unit 5, it becomes possible to simultaneously supply fuel 51 to each negative electrode 21a, 21 (see arrow F in FIG. 7). ).

図８は、図６中符号６に示す蓋部６を正面から見た断面模式図である。起電部２の各負極２１ａ、２１ｂは、蓋部６の内方向に向かって、燃料貯蔵部５に露出させた状態で配設している。なお、本実施形態に係る電力供給装置１では、蓋部６の側壁に起電部２（負極２１ａ、２１ｂ、正極２２ａ、２２ｂ、プロトン伝導体２３ａ、２３ｂ）を設けているが、各負極２１ａ、２１ｂが燃料５１に接触可能であれば、起電部２（負極２１ａ、２１ｂ、正極２２ａ、２２ｂ、プロトン伝導体２３ａ、２３ｂ）の配置箇所は特に限定されない。蓋部６の側壁のみならず、蓋部６の上面に配設することも自由である。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the lid portion 6 indicated by reference numeral 6 in FIG. The negative electrodes 21 a and 21 b of the electromotive unit 2 are arranged in an exposed state in the fuel storage unit 5 in the inward direction of the lid 6. In the power supply device 1 according to the present embodiment, the electromotive unit 2 (the negative electrodes 21a and 21b, the positive electrodes 22a and 22b, and the proton conductors 23a and 23b) is provided on the side wall of the lid 6, but each negative electrode 21a. , 21b can contact the fuel 51, the location of the electromotive unit 2 (the negative electrodes 21a and 21b, the positive electrodes 22a and 22b, and the proton conductors 23a and 23b) is not particularly limited. It is free to arrange not only on the side wall of the lid 6 but also on the upper surface of the lid 6.

正極２２ａ、２２ｂでは、負極２１ａ、２１ｂから負極集電体２１１ａ、２１１ｂおよび正極集電体２２１ａ、２２１ｂ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。そのため、蓋部６の正極２２ａ、２２ｂ側は、空気を透過し得る構造にする必要がある。例えば、本実施形態のように、空気口６１を設けることで、正極２２ａ、２２ｂへ酸素を供給し得る構造とすることができる。その他、蓋部６の正極２２ａ、２２ｂ側を、空気を透過し得る膜やフィルム等で形成することにより、正極２２ａ、２２ｂへの酸素の供給を行うことも可能である。   In the positive electrodes 22a and 22b, the reduction reaction proceeds using electrons sent from the negative electrodes 21a and 21b through the negative electrode current collectors 211a and 211b and the positive electrode current collectors 221a and 221b and oxygen supplied from the outside. Therefore, it is necessary to make the positive electrode 22a, 22b side of the cover part 6 have a structure capable of transmitting air. For example, as in the present embodiment, by providing the air port 61, a structure capable of supplying oxygen to the positive electrodes 22a and 22b can be obtained. In addition, it is also possible to supply oxygen to the positive electrodes 22a and 22b by forming the positive electrode 22a and 22b side of the lid portion 6 with a film or film that can transmit air.

本実施形態に係る電力供給装置１では、燃料貯蔵部５の蓋部６内に、電子制御部７を備えている。電子制御部７は、前記起電部２で発生させた電気エネルギーを外部へ供給する際、電気エネルギー供給を制御する役割を担う。具体的には、電子制御部７内に昇圧回路などを設け、起電部２で発生する電気エネルギーの電圧を、電力の供給先となる外部装置（電子機器等）の仕様にあわせた電圧に調整する。   In the power supply device 1 according to the present embodiment, an electronic control unit 7 is provided in the lid 6 of the fuel storage unit 5. The electronic control unit 7 plays a role of controlling electric energy supply when supplying electric energy generated by the electromotive unit 2 to the outside. Specifically, a booster circuit or the like is provided in the electronic control unit 7, and the voltage of the electric energy generated in the electromotive unit 2 is set to a voltage that matches the specifications of the external device (electronic device or the like) that is the power supply destination. adjust.

図９は、図８に示す実施形態に係る電力供給装置１への燃料供給方法および負極間のイオン遮断方法の一例を示す断面摸式図であり、図９中符号（Ｉ）で示す図は、燃料供給前の電力供給装置１を示し、図９中符号（II）で示す図は、燃料供給中の電力供給装置１を示し、図９中符号（III）で示す図は、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断中の電力供給装置１を示す断面摸式図である。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of a fuel supply method to the power supply device 1 and an ion blocking method between the negative electrodes according to the embodiment shown in FIG. FIG. 9 shows the power supply device 1 before fuel supply, the diagram indicated by reference numeral (II) in FIG. 9 shows the power supply device 1 during fuel supply, and the diagram indicated by reference numeral (III) in FIG. It is a cross-sectional model diagram which shows the electric power supply apparatus 1 in the state of ion-blocking between the negative electrodes 21b.

本実施形態に係る電力供給装置１では、図２と同様に、電力供給装置１を天地逆転させることにより、起電部２の負極２１ａ、２１ｂへ燃料５１を供給する（図９（II）参照）。その後、再度、電力供給装置１を天地逆転させて負極２１ａ及び負極２１ｂと燃料貯蔵部５との間に大気層を形成することにより、燃料５１の供給が遮断され、それに伴い、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断することが可能となる（図９（III）参照）。   In the power supply device 1 according to the present embodiment, the fuel 51 is supplied to the negative electrodes 21a and 21b of the electromotive unit 2 by reversing the power supply device 1 upside down as in FIG. 2 (see FIG. 9 (II)). ). After that, the power supply device 1 is turned upside down again to form an air layer between the negative electrode 21a and the negative electrode 21b and the fuel storage unit 5, whereby the supply of the fuel 51 is cut off. Accordingly, the negative electrode 21a and the negative electrode It becomes possible to block | interrupt between 21b ionically (refer FIG. 9 (III)).

そして、負極２１ａ及び負極２１ｂ間がイオン的に遮断されると、負極２１ａ、２１ｂでは、燃料５１の酸化反応により電子を放出し、該電子が負極集電体２１１ａ、２１１ｂおよび正極集電体２２１ａ、２２１ｂを通り正極２２ａ、２２ｂへ移動し、正極２２ａ、２２ｂで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、という一連の反応が進行することにより発電が行われる。   When the negative electrode 21a and the negative electrode 21b are ionically cut off, the negative electrodes 21a and 21b emit electrons by the oxidation reaction of the fuel 51, and the electrons are negative electrode current collectors 211a and 211b and a positive electrode current collector 221a. Electricity is generated by the progress of a series of reactions in which the reduction reaction proceeds using the electrons and oxygen supplied from outside at the positive electrodes 22a and 22b.

図１０は、図６中符号６に示す蓋部６を正面から見た断面模式図であり、図８及び図９とは異なる実施形態に係る蓋部６を示す断面模式図である。図１０中符号（Ｉ）で示す図は、燃料５１供給前の蓋部６を、図１０中符号（II）で示す図は、イオン供給中の蓋部６を、図１０中符号（III）で示す図は、イオン遮断中の蓋部６を示す断面摸式図である。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the lid portion 6 indicated by reference numeral 6 in FIG. 6 as viewed from the front, and is a schematic cross-sectional view showing the lid portion 6 according to an embodiment different from FIGS. 10 shows the lid 6 before the fuel 51 is supplied, and FIG. 10 shows the lid 6 during the ion supply (III) in FIG. The figure shown by is a cross-sectional schematic diagram showing the lid 6 during the ion blocking.

本実施形態に係る蓋部６では、負極２１ａ及び負極２１ｂと燃料貯蔵部５との間に、移動可能なイオン遮断弁で構成されたイオン遮断部４（以下「イオン遮断弁４」と称する。）を設けている。   In the lid 6 according to the present embodiment, the ion blocking unit 4 (hereinafter referred to as “ion blocking valve 4”) configured by a movable ion blocking valve between the negative electrode 21 a and the negative electrode 21 b and the fuel storage unit 5. ).

本実施形態では、イオン遮断弁４を図１０中（II）のように移動させることにより、燃料貯蔵部５内の燃料を負極２１ａ、２１ｂへ供給することができる。燃料５１供給後、再び、イオン遮断弁４を元の位置に戻すことにより、燃料５１の供給が遮断され、それに伴い、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断することが可能となる（図１０（III）参照）。   In the present embodiment, the fuel in the fuel storage unit 5 can be supplied to the negative electrodes 21a and 21b by moving the ion cutoff valve 4 as shown in (II) in FIG. After supplying the fuel 51, the ion shutoff valve 4 is returned to the original position again, so that the supply of the fuel 51 is cut off, and accordingly, the negative electrode 21a and the negative electrode 21b can be cut off ionically (see FIG. 10 (III)).

そして、負極２１ａ及び負極２１ｂ間がイオン的に遮断されると、負極２１ａ、２１ｂでは、燃料５１の酸化反応により電子を放出し、該電子が負極集電体２１１ａ、２１１ｂおよび正極集電体２２１ａ、２２１ｂを通り正極２２ａ、２２ｂへ移動し、正極２２ａ、２２ｂで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、という一連の反応が進行することにより発電が行われる。   When the negative electrode 21a and the negative electrode 21b are ionically cut off, the negative electrodes 21a and 21b emit electrons by the oxidation reaction of the fuel 51, and the electrons are negative electrode current collectors 211a and 211b and a positive electrode current collector 221a. Electricity is generated by the progress of a series of reactions that move to the positive electrodes 22a and 22b through 221b and the reduction reaction proceeds using the electrons and oxygen supplied from the outside at the positive electrodes 22a and 22b.

＜電子機器＞
本発明に係る電力供給装置は、大きな出力電流及び電圧を得ることができるとともに、２以上の負極に対し、同時に燃料の供給を行うことができるため、簡便に燃料を供給でき、短時間で発電が可能となるため、公知のあらゆる電子機器に好適に用いることができる。 <Electronic equipment>
The power supply apparatus according to the present invention can obtain a large output current and voltage, and can supply fuel to two or more negative electrodes at the same time. Therefore, it can be suitably used for all known electronic devices.

該電子機器は、本発明に係る電力供給装置を少なくとも使用できるものであれば、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。   As long as the electronic device can use at least the power supply device according to the present invention, the structure, function, and the like are not particularly limited, and include all devices that operate electrically. For example, mobile devices such as mobile phones, mobile devices, robots, personal computers, game devices, in-vehicle devices, home appliances, industrial products, automobiles, motorcycles, aircraft, rockets, spacecrafts and other mobile objects, inspection devices, pacemakers Power generation systems, medical devices such as power supplies for in-vivo devices including biosensors, power generation systems such as systems that disassemble garbage and generate electrical energy, and cogeneration systems.

図１１は、本発明に係る電子機器８の一実施形態を示す摸式図である。本実施形態では、デジタル音楽プレーヤーを内蔵する電子機器８を本発明に係る電子機器の一例として例示している。本実施形態に係る電子機器８は、飲料容器を燃料貯蔵部５として用い、外燃料貯蔵部５を密閉可能な蓋部６内に、動力源となる燃料電池部（前述の「起電部」に相当）を備えた構造に設計している（図８参照）が、これに限定されず、燃料貯蔵部５からの燃料を燃料電池部に供給できる構造であれば、自由に設計することができる。   FIG. 11 is a schematic diagram showing an embodiment of the electronic apparatus 8 according to the present invention. In the present embodiment, an electronic device 8 incorporating a digital music player is illustrated as an example of the electronic device according to the present invention. The electronic device 8 according to the present embodiment uses a beverage container as the fuel storage unit 5, and a fuel cell unit (the above-described “electromotive unit”) serving as a power source in the lid unit 6 that can seal the outer fuel storage unit 5. (Refer to FIG. 8). However, the structure is not limited to this, and any structure that can supply the fuel from the fuel storage unit 5 to the fuel cell unit can be freely designed. it can.

本発明に係る電子機器８は、負極又は正極の少なくとも一方の電極上に触媒として酸化還元酵素が固定化された燃料電池を用いて、各種動作を行う電子機器であり、本発明に係る電子機器８は、大別すると、燃料電池部（前述の「起電部」に相当）と、燃料供給部３と、イオン遮断部４と、を備えている（図１、図３、及び図８参照）。それぞれの構成、機能、効果等は、前述した電力供給装置１と同様であるため、ここでは説明を割愛する。   The electronic device 8 according to the present invention is an electronic device that performs various operations using a fuel cell in which an oxidoreductase is immobilized as a catalyst on at least one of a negative electrode and a positive electrode. The electronic device according to the present invention 8 is roughly divided into a fuel cell unit (corresponding to the aforementioned “electromotive unit”), a fuel supply unit 3, and an ion blocking unit 4 (see FIGS. 1, 3, and 8). ). Since the respective configurations, functions, effects, and the like are the same as those of the power supply device 1 described above, description thereof is omitted here.

なお、本実施形態では、電子機器８に燃料貯蔵部５を付設して、該燃料貯蔵部５に燃料５１を貯蔵しているが、本発明に係る電子機器８には燃料貯蔵部５は必須ではない。例えば、電子機器８に、外部から直接燃料５１を供給したり、燃料５１を貯蔵した取り外し可能な燃料カートリッジ等を取り付けて、燃料を供給したりすることも可能である。   In the present embodiment, the fuel storage unit 5 is attached to the electronic device 8 and the fuel 51 is stored in the fuel storage unit 5, but the fuel storage unit 5 is essential for the electronic device 8 according to the present invention. is not. For example, the fuel 51 can be directly supplied to the electronic device 8 from the outside, or a removable fuel cartridge storing the fuel 51 can be attached to supply the fuel.

本発明に係る電子機器８の動力源となる燃料電池部に供給する燃料の種類は特に限定されず、燃料電池の燃料として公知のあらゆるものを供給することができる。例えば、蛋白質、脂肪酸、糖質、又はその他の化合物を利用することができる。この中でも特に糖質は、食品、その残渣、発酵産物、又はバイオマスなどからの入手の容易性、価格面、汎用性、安全性、及び扱いの容易性などの観点から、より好適である。   The type of fuel to be supplied to the fuel cell unit that is a power source of the electronic apparatus 8 according to the present invention is not particularly limited, and any known fuel for the fuel cell can be supplied. For example, proteins, fatty acids, carbohydrates, or other compounds can be used. Among these, carbohydrates are particularly preferable from the viewpoints of availability, price, versatility, safety, ease of handling, and the like from foods, residues thereof, fermentation products, or biomass.

また、人体が飲食又は接触可能な燃料を用いることも可能である。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、日常生活において摂取する飲料や化粧料等を、本発明に係る電力供給装置１の燃料として用いることが可能である。このように人体が飲食又は接触可能な燃料を用いれば、安全性のみでなく、任意の場所で、任意の燃料を補給することが可能となると
いったメリットも生じる。 It is also possible to use a fuel that can be eaten or contacted by the human body. For example, drinks such as juices, sports drinks, sugar water, alcohols, and cosmetics such as lotions can be used. That is, beverages, cosmetics, and the like taken in daily life can be used as fuel for the power supply apparatus 1 according to the present invention. In this way, using fuel that can be eaten or contacted by the human body produces not only safety but also the advantage that it becomes possible to replenish any fuel at any place.

本発明に係る電力供給装置は、従来のバイオ燃料電池に比べ、大きな出力電流及び電圧を得ることができるとともに、２以上の負極に対し、同時に燃料の供給を行うことができるため、簡便に燃料を供給でき、短時間で発電が可能である。そのため、あらゆる電子機器の動力源として実現することが可能である。   The power supply apparatus according to the present invention can obtain a large output current and voltage as compared with the conventional biofuel cell, and can supply fuel to two or more negative electrodes at the same time. Power can be supplied in a short time. Therefore, it can be realized as a power source for all electronic devices.

また、日常生活において摂取する飲料や化粧料等を燃料として用いれば、任意の場所で必要に応じて燃料を供給することができる。従って、災害時などの電力供給がストップした場合の電力源として貢献できる。   In addition, if beverages or cosmetics taken in daily life are used as fuel, fuel can be supplied as needed at any place. Therefore, it can contribute as an electric power source when electric power supply stops at the time of a disaster.

更に、燃料として人体が飲食又は接触可能な燃料を用いれば、燃料漏れ等を懸念せず、自由な構造に設計することができる。そのため、本発明に係る電力供給装置を用いた電子機器には、エンターテイメント性を付加したり、視覚的美的効果を付加したりすることが可能である。   Furthermore, if a fuel that can be eaten, consumed, or contacted by a human body is used as the fuel, it is possible to design a free structure without worrying about fuel leakage. Therefore, it is possible to add entertainment properties or add visual aesthetic effects to an electronic device using the power supply device according to the present invention.

本発明に係る電力供給装置の一実施形態を示す断面摸式図である。It is a cross-sectional model diagram which shows one Embodiment of the electric power supply apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電力供給装置１への燃料供給方法および負極間のイオン遮断方法の一例を示す断面摸式図であり、図２（Ｉ）は、燃料供給前の電力供給装置１を示し、図２（II）は、燃料供給中の電力供給装置１を示し、図２（III）は、負極間をイオン的に遮断中の電力供給装置１を示す断面摸式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a fuel supply method to the power supply device 1 and an ion blocking method between the negative electrodes according to the present invention. FIG. 2 (I) shows the power supply device 1 before fuel supply. 2 (II) shows the power supply device 1 during fuel supply, and FIG. 2 (III) is a schematic cross-sectional view showing the power supply device 1 that is ionically blocking between the negative electrodes. 本発明に係る電力供給装置の図１及び図２とは異なる実施形態を示す断面摸式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows embodiment different from FIG.1 and FIG.2 of the electric power supply apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電力供給装置の図１、図２及び図３とは異なる実施形態を示す断面摸式図である。It is a cross-sectional model diagram which shows embodiment different from FIG.1, FIG.2 and FIG.3 of the electric power supply apparatus which concerns on this invention. 図４中符号４で示すイオン遮断弁の上方視平面図であり、図（Ｉ）は、燃料５１供給中のイオン遮断弁４を、図（III）は、イオン遮断中のイオン遮断弁４を、図（II）は、（Ｉ）と（III）の途中経過におけるイオン遮断弁４を示す上方視平面図である。4 is a top plan view of the ion shut-off valve indicated by reference numeral 4 in FIG. 4. FIG. (I) shows the ion shut-off valve 4 during supply of fuel 51, and FIG. (III) shows the ion shut-off valve 4 during ion shut-off. FIG. (II) is a top plan view showing the ion cutoff valve 4 in the middle of (I) and (III). 本発明に係る電力供給装置の図１、図３及び図４とは異なる実施形態を示す断面摸式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment different from FIGS. 1, 3, and 4 of the power supply device according to the present invention. 図６中符号６に示す蓋部６を図面向かって上方から見た上方視断面模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view as seen from above of the lid portion 6 shown in FIG. 6 as viewed from above. 図６中符号６に示す蓋部６を正面から見た断面模式図である。It is the cross-sectional schematic diagram which looked at the cover part 6 shown by the code | symbol 6 in FIG. 6 from the front. 図８に示す実施形態に係る電力供給装置１への燃料供給方法および負極間のイオン遮断方法の一例を示す断面摸式図であり、図９（Ｉ）は、燃料供給前の電力供給装置１を示し、図９（II）は、燃料供給中の電力供給装置１を示し、図９（III）は、負極２１ａ及び負極２１ｂ間をイオン的に遮断中の電力供給装置１を示す断面摸式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for supplying fuel to the power supply device 1 according to the embodiment shown in FIG. 8 and a method for blocking ions between negative electrodes, and FIG. 9 (I) shows the power supply device 1 before fuel supply. 9 (II) shows the power supply device 1 during fuel supply, and FIG. 9 (III) shows a cross-sectional schematic view of the power supply device 1 that is ionically blocking between the negative electrode 21a and the negative electrode 21b. FIG. 図６中符号６に示す蓋部６を正面から見た断面模式図であり、図８とは異なる実施形態に係る蓋部６を示す断面模式図であり、図１０（Ｉ）は、燃料５１供給前の蓋部６を、図１０（II）は、イオン供給中の蓋部６を、図１０（III）は、イオン遮断中の蓋部６を示す断面摸式図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the lid portion 6 shown in FIG. 6 as viewed from the front, and is a schematic cross-sectional view showing the lid portion 6 according to an embodiment different from FIG. 8. FIG. 10 (II) is a schematic cross-sectional view showing the lid 6 before supply, FIG. 10 (II) is the lid 6 during ion supply, and FIG. 10 (III) is a cross-sectional schematic view showing the lid 6 during ion blocking. 本発明に係る電子機器の一実施形態を示す摸式図である。It is a model diagram which shows one Embodiment of the electronic device which concerns on this invention. バイオ燃料電池の反応スキームを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the reaction scheme of a biofuel cell. 従来のバイオ燃料電池の構成を示す断面摸式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the conventional biofuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電力供給装置
２ 起電部
３ 燃料供給部
４ イオン遮断部
５ 燃料貯蔵部
２１、２１ａ、２１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ 負極
２２、２２ａ、２２ｂ、１２２ａ、１２２ｂ 正極
２３、２３ａ、２３ｂ、１２３ａ、１２３ｂ プロトン伝導体
２１１、２１１ａ、２１１ｂ、１２１１ａ、１２１１ｂ 負極集電体
２２１、２２１ａ、２２１ｂ、１２２１ａ、１２２１ｂ 正極集電体
４１ 連通孔
５１ 燃料
６ 蓋部
６１ 空気口
７ 電子制御部
８ 電子機器
１０ 従来のバイオ燃料電池
１５ 燃料保持容器
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ スペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power supply apparatus 2 Electromotive part 3 Fuel supply part 4 Ion blocker 5 Fuel storage part 21, 21a, 21b, 121a, 121b Negative electrode 22, 22a, 22b, 122a, 122b Positive electrode 23, 23a, 23b, 123a, 123b Proton Conductors 211, 211 a, 211 b, 1211 a, 1211 b Negative electrode current collectors 221, 221 a, 221 b, 1221 a, 1221 b Positive electrode current collector 41 Communication hole 51 Fuel 6 Lid part 61 Air port 7 Electronic control part 8 Electronic device 10 Conventional bio Fuel cell 15 Fuel holding container 19a, 19b, 19c Spacer

Claims (12)

負極又は正極の少なくとも一方の電極上に触媒として酵素が固定化された電力供給装置であって、
少なくとも２以上の前記負極及び前記正極が直列接続した起電部と、
前記負極間を連通し、前記負極に燃料を供給する燃料供給部と、
前記負極間をイオン的に遮断するイオン遮断部と、
を少なくとも備える電力供給装置。 A power supply device in which an enzyme is immobilized as a catalyst on at least one of a negative electrode and a positive electrode,
An electromotive part in which at least two or more of the negative electrode and the positive electrode are connected in series;
A fuel supply unit that communicates between the negative electrodes and supplies fuel to the negative electrodes;
An ion blocking part that ionically blocks between the negative electrodes;
A power supply device comprising at least 前記イオン遮断部は、大気層で構成されたことを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the ion blocking unit is configured by an atmospheric layer. 前記イオン遮断部は、前記負極と前記燃料供給部との間に備えられた移動可能なイオン遮断弁で構成されたことを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。   2. The power supply apparatus according to claim 1, wherein the ion blocking unit is configured by a movable ion blocking valve provided between the negative electrode and the fuel supply unit. 前記燃料供給部に接続し、前記燃料を貯蔵する燃料貯蔵部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給装置。   The power supply apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a fuel storage unit that is connected to the fuel supply unit and stores the fuel. 前記燃料貯蔵部には燃料貯蔵部を密閉可能とする蓋部が設けられ、該蓋部に前記起電部が配設されたことを特徴とする請求項４記載の電力供給装置。   5. The power supply apparatus according to claim 4, wherein the fuel storage part is provided with a lid part capable of sealing the fuel storage part, and the electromotive part is disposed on the lid part. 前記負極に固定された前記酵素は、酸化酵素を少なくとも含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力供給装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the enzyme fixed to the negative electrode includes at least an oxidase. 前記負極に固定された前記酵素は、酸化型補酵素を少なくとも含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力供給装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the enzyme fixed to the negative electrode includes at least an oxidized coenzyme. 前記負極に固定された前記酵素は、補酵素酸化酵素を含むことを特徴とする請求項７記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 7, wherein the enzyme fixed to the negative electrode includes a coenzyme oxidase. 前記負極又は前記正極の少なくとも一方の電極上に電子伝達メディエーターが固定化されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電力供給装置。   The power supply device according to any one of claims 1 to 8, wherein an electron transfer mediator is fixed on at least one of the negative electrode and the positive electrode. 負極又は正極の少なくとも一方の電極上に触媒として酸化還元酵素が固定化された燃料電池を用いる電子機器であって、
少なくとも２以上の燃料電池を直列接続した燃料電池部と、
前記燃料電池の前記負極を連通し、前記負極に燃料を供給する燃料供給部と、
前記負極間をイオン的に遮断するイオン遮断部と、
を少なくとも備える電子機器。 An electronic device using a fuel cell in which an oxidoreductase is immobilized as a catalyst on at least one of a negative electrode and a positive electrode,
A fuel cell unit in which at least two fuel cells are connected in series;
A fuel supply unit that communicates with the negative electrode of the fuel cell and supplies fuel to the negative electrode;
An ion blocking part that ionically blocks between the negative electrodes;
An electronic device comprising at least. 前記燃料供給部に接続し、前記燃料を貯蔵する燃料貯蔵部を更に備えることを特徴とする請求項１０記載の電子機器。   The electronic device according to claim 10, further comprising a fuel storage unit that is connected to the fuel supply unit and stores the fuel. 前記燃料貯蔵部には燃料貯蔵部を密閉可能とする蓋部が設けられ、該蓋部に前記燃料電池部が配設されたことを特徴とする請求項１１記載の電力供給装置。
12. The power supply apparatus according to claim 11, wherein the fuel storage part is provided with a lid part capable of sealing the fuel storage part, and the fuel cell part is disposed on the lid part.
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