CO２センサーなど駆動できる微生物燃料電池システム開発―水田や池に設置し長期間自立的な計測が可能：農業・食品産業技術総合研究機構ほか
(2019年9月24日発表)
（国）農業・食品産業技術総合研究機構と旭化成エレクトロニクス（株）は9月24日、微生物燃料電池を電源とするセンサー駆動システムを共同開発したと発表した。センサーの付いたこのシステムを水田や池などに設置しておくと、気温、湿度、CO2濃度などを長期間自立的に計測できる。データ駆動型のスマート農業や環境モニタリングへの活用が期待できるという。
微生物燃料電池（MFC）は、土壌や池などに含まれる有機物を燃料として発電する新しいバイオ電池。発電細菌と呼ばれる細菌群が負極に付着して有機物を分解することで発電する。
太陽光発電や風力発電とは異なり、天候に左右されず24時間発電できるが、電極素材や正極の白金触媒、水素イオン交換膜などに高価な部材を要し、材質が劣化しやすいなどの課題があった。また、出力電圧が0.2～0.6V程度にとどまるため、エナジーハーベスタを使って3.3Vに電圧を上げる必要があり、その昇圧も課題とされてきた。
研究グループは今回、これらの課題の解決に取り組み、低コストで実用的なシステムの開発に成功した。
具体的にはまず、ステンレス鋼の表面を炎で酸化した電極をMFCの負極として使用すると、MFC出力を増強できることを見出した。この炎酸化ステンレス鋼負極を用いて、水田などに直接設置できるMFCを開発した。このMFCは白金触媒や水素イオン交換膜など高価で容易に劣化してしまう部材を用いていないので、低コストであり、長期運転に耐える。
低出力電圧の昇圧では、超低消費電力型のエナジーハーベスタを開発した。MFCから回収したエネルギーをキャパシタに蓄えながら出力電圧を上昇させ、3.3Ｖまでの昇圧を達成した。
これら2つの主要開発技術を組み合わせて、CO2センサーをはじめ、その他のセンサーの駆動に耐えるMFCシステムを開発した。低コストで実用的であり、今後の活用が期待されるとしている。
