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JP3518461B2 - Power generation method and battery - Google Patents
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JP3518461B2 - Power generation method and battery - Google Patents

Power generation method and battery

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JP3518461B2
JP3518461B2 JP2000011428A JP2000011428A JP3518461B2 JP 3518461 B2 JP3518461 B2 JP 3518461B2 JP 2000011428 A JP2000011428 A JP 2000011428A JP 2000011428 A JP2000011428 A JP 2000011428A JP 3518461 B2 JP3518461 B2 JP 3518461B2
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sugar
negative electrode
battery
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正 外邨
功 谷口
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多糖類、二糖類、
単糖類などの糖の電気化学的な酸化反応を用いた発電方
法および電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to polysaccharides, disaccharides,
The present invention relates to a power generation method and a battery using an electrochemical oxidation reaction of sugar such as monosaccharide.

【0002】[0002]

【従来の技術】糖は、たんぱく質、脂質と並び動物の重
要なエネルギー源である。例えば、代表的な糖であり、
化学式C6126で表されるグルコースを完全に酸化す
ると、グルコース1分子当たり24個の電子を放出し
て、炭酸ガスと水が生成する。動物の体内では、この2
4個の電子がエネルギー源として利用されている。熱力
学計算によれば、グルコース1モル当たり2872k
J、1g当たり4.43Whのエネルギーを持ってい
る。これは、高エネルギー密度電池として知られている
リチウム電池の負極に用いられる金属リチウムの重量エ
ネルギー密度3.8Wh/g以上のエネルギー密度であ
る。
2. Description of the Related Art Sugar is an important energy source for animals as well as proteins and lipids. For example, a typical sugar,
When the glucose represented by the chemical formula C 6 H 12 O 6 is completely oxidized, 24 electrons are released per glucose molecule to generate carbon dioxide and water. In the animal body, this 2
Four electrons are used as an energy source. According to thermodynamic calculation, 2872k per mole of glucose
It has an energy of 4.43Wh per 1g of J. This is an energy density of 3.8 Wh / g or more of the weight energy density of metallic lithium used for the negative electrode of a lithium battery known as a high energy density battery.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、糖の持
っている化学エネルギーの利用方法は、空気中での直接
燃焼による熱エネルギーとして、あるいは動物の体内に
ある12種類以上の酸化酵素の作用によりATPなどの
化学エネルギーとして利用する方法しか今のところ見つ
かっていない(Albertsら著Essential
Cell Biology(Garland Pub
lishing、Inc.)(1997年)第107頁
参照)。すなわち、糖の持っている化学エネルギーを直
接電気エネルギーとして有効に利用する方法は存在しな
い。
However, the method of utilizing the chemical energy of sugar is to use ATP as heat energy by direct combustion in air or by the action of 12 or more kinds of oxidases in the animal body. At present, only the method of using it as chemical energy such as (Essential by Alberts et al.
Cell Biology (Garland Pub
lighting, Inc. ) (1997) p. 107). That is, there is no method for directly utilizing the chemical energy of sugar directly as electric energy.

【0004】本発明は、このような問題を解決し、糖の
持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーとして利用す
る発電方法および電池を提供するものである。
The present invention solves such a problem and provides a power generation method and a battery which directly utilize the chemical energy of sugar as electric energy.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、電解質を介し
て設けた正極および負極を構成要素とする発電方法であ
って、前記負極において、糖の分子中に存在する少なく
とも1つの炭素−炭素結合(以下、C−C結合と呼ぶ)
を電気化学的に開裂する酸化反応により、前記正極と前
記負極との間に起電力を発生する発電方法であって、前
記酸化反応が、前記糖の水酸基を介した錯体を形成する
過程を有し、前記糖から前記錯体を介して前記負極へ電
子が移動することを特徴とする発電方法を提供する。
The present invention relates to a method of generating electricity, which comprises a positive electrode and a negative electrode provided via an electrolyte as constituent elements, wherein at least one carbon-carbon present in a sugar molecule in the negative electrode. Bond (hereinafter referred to as C-C bond)
A method of generating electricity by generating an electromotive force between the positive electrode and the negative electrode by an oxidation reaction that electrochemically cleaves
The oxidation reaction forms a complex via the hydroxyl group of the sugar.
The process has a step of charging the sugar to the negative electrode through the complex.
Provided is a power generation method characterized in that a child moves .

【0006】上記糖の酸化反応は、前記糖の水酸基を介
した錯体形成過程を有することが好ましい。
[0006] It is preferable that the oxidization reaction of the sugar has a complex formation process via the hydroxyl group of the sugar.

【0007】ここで、糖の水酸基と錯体を形成する成分
を、負極に配置することが好ましい。
Here, it is preferable to dispose a component forming a complex with the hydroxyl group of sugar in the negative electrode.

【0008】また、上記糖の水酸基と錯体を形成する成
分が、両性水酸化物を形成する金属元素を含むことが好
ましい。
Further, it is preferable that the component forming a complex with the hydroxyl group of the sugar contains a metal element forming an amphoteric hydroxide.

【0009】また、上記金属元素が、Mg、Ti、V、
Ni、Cu、Zn、Zr、Ag、In、Sn、Sbおよ
びPbからなる群より選択される少なくとも1種の金属
元素であることが好ましい。
The above metal elements are Mg, Ti, V,
It is preferably at least one metal element selected from the group consisting of Ni, Cu, Zn, Zr, Ag, In, Sn, Sb and Pb.

【0010】また本発明は、電解質を介して設けた正極
および負極を構成要素とする電池であって、前記負極に
おいて、糖の分子中に存在する少なくとも1つのC−C
結合を電気化学的に開裂する酸化反応により、前記正極
と前記負極との間に起電力を発生する電池であって、前
記酸化反応が、前記糖の水酸基を介した錯体を形成する
過程を有し、前記糖から前記錯体を介して前記負極へ電
子が移動することを特徴とする電池を提供する。
Further, the present invention is a battery comprising a positive electrode and a negative electrode provided via an electrolyte as constituent elements, wherein in the negative electrode, at least one C—C existing in a sugar molecule is present.
A battery that generates an electromotive force between the positive electrode and the negative electrode by an oxidation reaction that electrochemically cleaves a bond ,
The oxidation reaction forms a complex via the hydroxyl group of the sugar.
The process has a step of charging the sugar to the negative electrode through the complex.
Provided is a battery characterized in that a child moves .

【0011】上記正極において、負極における糖の酸化
反応よりも貴な電位で還元反応が起こることが好まし
い。
In the above positive electrode, it is preferable that the reduction reaction occurs at a potential nobler than the oxidation reaction of the sugar in the negative electrode.

【0012】また、上記正極が、酸素を還元する酸素極
であることが好ましい。
The positive electrode is preferably an oxygen electrode that reduces oxygen.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described in detail below.

【0014】本発明による発電方法は、電解質を介して
設けた正極および負極を構成要素とし、負極において、
糖の分子中に存在する少なくとも1つのC−C結合を電
気化学的に開裂する酸化反応により、正極と負極との間
に起電力を発生する。これにより、C−C結合の形で糖
分子に蓄えられている化学エネルギーを直接電気エネル
ギーとして利用することが可能となる。開裂するC−C
結合の数が多い程、酸化反応に関与する電子数が多くな
り、利用できるエネルギー量が増加するので好ましい。
The power generation method according to the present invention comprises a positive electrode and a negative electrode provided via an electrolyte as constituent elements, and in the negative electrode,
An electromotive force is generated between the positive electrode and the negative electrode by an oxidation reaction that electrochemically cleaves at least one C—C bond existing in the sugar molecule. This makes it possible to directly use the chemical energy stored in the sugar molecule in the form of a C—C bond as electric energy. C-C that cleaves
The larger the number of bonds, the larger the number of electrons involved in the oxidation reaction and the more energy that can be used, which is preferable.

【0015】ここで用いる糖としては特に限定されない
が、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクト
ース、グリセルアルデヒド、ジヒドロキシアセトン、エ
リトロース、リブロース、キシルロース、セドヘプツロ
ース、リボース、デオキシリボース、ソルボース、グル
コサミンおよびガラクトサミンなどの単糖類や、イソマ
ルトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、ラ
フィノースおよびスクロースなどの二糖類や、オリゴ糖
類や、デンプン、グリコーゲン、セルロース、糖タンパ
ク質、グリコサミノグリカンおよび糖脂質などの多糖類
が挙げられる。この中で、負極における電気化学的な酸
化反応の電流効率が高いという点で、グルコース、マン
ノース、ガラクトース、フルクトースが好ましい。さら
に、電流効率の点でグルコース、マンノース、ガラクト
ースが好ましい。
The sugar used here is not particularly limited, but simple substances such as glucose, mannose, galactose, fructose, glyceraldehyde, dihydroxyacetone, erythrose, ribulose, xylulose, cedoheptulose, ribose, deoxyribose, sorbose, glucosamine and galactosamine. Examples thereof include sugars, disaccharides such as isomaltose, maltose, cellobiose, lactose, raffinose and sucrose, oligosaccharides, and polysaccharides such as starch, glycogen, cellulose, glycoproteins, glycosaminoglycans and glycolipids. Among these, glucose, mannose, galactose, and fructose are preferable because the current efficiency of the electrochemical oxidation reaction in the negative electrode is high. Further, glucose, mannose and galactose are preferable in terms of current efficiency.

【0016】上記の糖の酸化反応は、糖の水酸基を介し
た錯体形成過程を有することが好ましい。この過程によ
り、糖の水酸基と錯体を形成する成分と、糖の水酸基と
の間で一次的な化学結合が生じ、この化学結合を通じて
糖から上記錯体形成成分への電子の移動が起こる。これ
に協奏する形でC−C結合間の結合が弱まり、ついには
開裂する。このように、糖のC−C結合を形成する炭素
原子に結合した水酸基を介した錯体を形成する過程を経
ることにより、C−C結合を有効に弱めることができる
ので、より低い活性化エネルギーで糖のC−C結合を電
気化学的に酸化開裂することが可能となる。従って、負
極における糖の酸化電位が卑に移行するので、得られる
起電力が大きくなる。
The above-mentioned oxidization reaction of sugar preferably has a complex formation process via the hydroxyl group of sugar. By this process, a primary chemical bond is generated between the sugar hydroxyl group-forming component and the sugar hydroxyl group, and an electron is transferred from the sugar to the complex-forming component through the chemical bond. In concert with this, the bond between the C and C bonds weakens, and the bond is finally cleaved. In this way, the CC bond can be effectively weakened by going through the process of forming a complex through the hydroxyl group bonded to the carbon atom forming the C-C bond of the sugar, so that the activation energy is lower. It becomes possible to electrochemically oxidatively cleave the C—C bond of sugar. Therefore, since the oxidation potential of sugar in the negative electrode shifts to the base, the obtained electromotive force increases.

【0017】なおここで、「錯体」とは、化学反応の反
応系から生成系に至る経路中において反応物質間で形成
される複合体のことである。この複合体には、通常の化
学反応で高エネルギー準位に位置する活性複合体に加え
て、1種あるいは複数種の配位子が1種あるいは複数種
の中心イオンに配位結合することにより形成する単核錯
体あるいは複核錯体が含まれる。
The term "complex" as used herein means a complex formed between the reactants in the path from the reaction system of the chemical reaction to the production system. In this complex, in addition to the active complex located at a high energy level in a normal chemical reaction, one or more kinds of ligands are coordinate-bonded to one or more kinds of central ions. The mononuclear complex or the multinuclear complex to be formed is included.

【0018】ここで、上記の錯体形成の起こる場所は、
負極/電解質界面であっても、電解質中であってもよ
い。電解質中で錯体形成が起こる場合は、錯体と接触す
る集電材料を電解質中に設けることにより、錯体から集
電材料を介して電子を取り出すことができる。
Here, the place where the above-mentioned complex formation occurs is
It may be at the negative electrode / electrolyte interface or in the electrolyte. When complex formation occurs in the electrolyte, an electron can be extracted from the complex through the current collecting material by providing the current collecting material in contact with the complex in the electrolyte.

【0019】ここで、糖の水酸基と錯体を形成する成分
を、負極に配置していることが好ましい。これにより、
図1に示すように、負極11/電解質界面において、糖
12の水酸基が負極11側に向いた状態で、負極11に
配置された成分と糖12との錯体13が高密度に形成さ
れ、糖12から錯体13を介して負極11、外部回路へ
電子が移動することにより、糖12のC−C結合が開裂
し、糖12が炭素数の少ないシュウ酸、ギ酸、CO2
どに酸化される。よって、反応に関与する糖12の負極
11/電解質界面における濃度が高くなるとともに、糖
12から錯体13を介して負極11への電子移動が容易
になるため、大きい酸化電流密度を得ることができる。
Here, it is preferable that the component forming a complex with the hydroxyl group of the sugar is arranged in the negative electrode. This allows
As shown in FIG. 1, at the negative electrode 11 / electrolyte interface, a complex 13 of a component arranged in the negative electrode 11 and the sugar 12 is formed at high density in a state where the hydroxyl group of the sugar 12 faces the negative electrode 11 side. Electrons transfer from 12 to the negative electrode 11 through the complex 13 to the external circuit, the C—C bond of the sugar 12 is cleaved, and the sugar 12 is oxidized to oxalic acid, formic acid, CO 2 or the like having a small number of carbon atoms. . Therefore, the concentration of the sugar 12 involved in the reaction is increased at the negative electrode 11 / electrolyte interface, and the electron transfer from the sugar 12 to the negative electrode 11 via the complex 13 is facilitated, so that a large oxidation current density can be obtained. .

【0020】上記成分としては、カチオン性部位を含む
成分である、両性水酸化物を形成する金属のカチオン
や、両性水酸化物を形成する金属元素を含む金属単体、
合金、酸化物、水酸化物、塩基性炭酸塩、硫酸塩、硝酸
塩、硫化物、フッ化物、塩化物およびヨウ化物や、鉄‐
ポルフィリン、亜鉛‐ポルフィリンなどのポルフィリン
類が挙げられる。この中では、両性水酸化物を形成する
金属のカチオン、両性水酸化物を形成する金属元素を含
む金属単体、合金、酸化物、水酸化物、塩基性炭酸塩、
硫酸塩、硝酸塩、硫化物、フッ化物、塩化物およびヨウ
化物が好ましい。両性水酸化物を形成する金属元素は水
酸基との親和性が高いので、このようにすると、糖の酸
化反応の活性化エネルギーが低下し、糖の酸化電位をよ
り卑に移行させることができるので、さらに高い起電力
を得ることができる。さらに、上記成分が両性水酸化物
を形成する金属元素を含む金属単体、合金、酸化物、水
酸化物または塩基性炭酸塩であることが好ましい。
The above-mentioned component is a component containing a cationic site, which is a cation of a metal forming an amphoteric hydroxide, or a simple metal containing a metal element forming an amphoteric hydroxide,
Alloys, oxides, hydroxides, basic carbonates, sulfates, nitrates, sulfides, fluorides, chlorides and iodides, iron-
Examples include porphyrins such as porphyrin and zinc-porphyrin. Among these, a cation of a metal forming an amphoteric hydroxide, a metal simple substance containing a metal element forming an amphoteric hydroxide, an alloy, an oxide, a hydroxide, a basic carbonate,
Sulfates, nitrates, sulfides, fluorides, chlorides and iodides are preferred. Since the metal element forming the amphoteric hydroxide has a high affinity with the hydroxyl group, the activation energy of the oxidative reaction of the sugar is lowered and the oxidative potential of the sugar can be shifted to a more base because of this. In addition, higher electromotive force can be obtained. Further, it is preferable that the above component is a simple metal, alloy, oxide, hydroxide or basic carbonate containing a metal element forming an amphoteric hydroxide.

【0021】ここで、上記金属元素は、両性水酸化物の
形成能の点で、Mg、Ti、V、Ni、Cu、Zn、Z
r、Ag、In、Sn、SbおよびPbからなる群より
選択される少なくとも1種の金属元素であることが好ま
しい。この中では、Pbがさらに好ましい。
Here, the above metal elements are Mg, Ti, V, Ni, Cu, Zn and Z in terms of the ability to form an amphoteric hydroxide.
It is preferably at least one metal element selected from the group consisting of r, Ag, In, Sn, Sb and Pb. Of these, Pb is more preferable.

【0022】上記成分は、1種のみ、または2種以上を
組み合わせて用いてもよい。また、水酸基の水素原子を
介して水素結合を形成する機能性基を有する、グリシ
ン、アラニンなどのアミノ酸類、テトラメチルアンモニ
ウム、テトラブチルアンモニウムなどのアルキルアンモ
ニウム類、4−エチルピリジニウム、2−ブチルピリジ
ニウムなどのアルキルピリジニウム類、アミルアルコー
ル、グリセリンなどのアルコール類、ジチオビスアルキ
ルアミン、チオシアヌル酸、ビスムチオールなどのチオ
ール類や、少なくとも1級アミノ基、2級アミノ基、3
級アミノ基、4級アミノ基、アンモニウム基、ピリジニ
ウム基、アルコール基またはチオール基を有する化合物
を、上記成分と組み合わせて用いてもよい。
The above components may be used alone or in combination of two or more. In addition, amino acids such as glycine and alanine, alkylammoniums such as tetramethylammonium and tetrabutylammonium, 4-ethylpyridinium, and 2-butylpyridinium having a functional group that forms a hydrogen bond through a hydrogen atom of a hydroxyl group. Such as alkylpyridiniums, alcohols such as amyl alcohol and glycerin, thiols such as dithiobisalkylamine, thiocyanuric acid and bismuthiol, at least primary amino group, secondary amino group, 3
A compound having a primary amino group, a quaternary amino group, an ammonium group, a pyridinium group, an alcohol group or a thiol group may be used in combination with the above components.

【0023】上記のPbを含む成分として、具体的に
は、金属鉛や、Pb−Sn、Pb−In、Pb−Mg、
Pb−Ag、Pb−Sb、Pb−Sb−Snなどの鉛合
金や、PbO、PbO2、Pb34、PbCO3、Pb
(OH)2、(PbCO32・Pb(OH)2、PbSO
4、PbS、PbF2、PbCl2、PbI2、Pb(NO
32、PbTiO3、PbZrO3、Pb(Ti、Zr)
3などの化合物が挙げられる。
As the component containing Pb, specifically, metallic lead, Pb-Sn, Pb-In, Pb-Mg,
Pb-Ag, Pb-Sb, or lead alloys such as Pb-Sb-Sn, PbO, PbO 2, Pb 3 O 4, PbCO 3, Pb
(OH) 2 , (PbCO 3 ) 2 · Pb (OH) 2 , PbSO
4 , PbS, PbF 2 , PbCl 2 , PbI 2 , Pb (NO
3 ) 2 , PbTiO 3 , PbZrO 3 , Pb (Ti, Zr)
Examples include compounds such as O 3 .

【0024】これらの化合物のうち、PbO、Pb
2、Pb34などの酸化鉛、Pb(OH)2などの水酸
化鉛、(PbCO32・Pb(OH)2などの塩基性炭
酸鉛、あるいはこれらの混合物を用いると、糖の酸化反
応を、Hg/HgO標準電極に対しマイナス0.6V以
下のマイナス領域の電位で起こすことができるため、起
電力の高い電池を得ることができるので特に好ましい。
Of these compounds, PbO and Pb
O 2, Pb 3 O 4 lead oxide such as, Pb (OH) 2 hydroxide and the like lead, the use of (PbCO 3) 2 · Pb ( OH) , such as dibasic lead carbonate, or a mixture thereof, sugars Since the oxidation reaction can be performed at a potential in the negative region of −0.6 V or less with respect to the Hg / HgO standard electrode, a battery with high electromotive force can be obtained, which is particularly preferable.

【0025】PbO、PbO2、Pb34などの酸化
鉛、Pb(OH)2などの水酸化鉛、(PbCO32
Pb(OH)2などの塩基性炭酸鉛、あるいはこれらの
混合物を導電性基体に配置した電極は、鉛あるいは鉛合
金をアルカリ性電解液中で電解することで簡便に作製す
ることができる。鉛あるいは鉛合金を作用電極として、
白金などを対極として、作用電極の電位をHg/HgO
標準電極に対し、マイナス1.2Vからプラス0.8V
の間の適当な電位領域で電解を行う。電位をプラス0.
8Vに近いプラス領域で電解するとPbO2、Pb34
に富んだ鉛化合物を配置することができる。炭酸ガスの
存在下で電位をマイナス1.2Vからゼロボルトのマイ
ナス領域で電解すると塩基性炭酸塩に富んだ鉛化合物を
配置することができる。また、電解液中に、アイオダイ
ド、フルオライド、クロライド、サルフェイトイオンを
共存させることで、PbF2、PbCl2、PbI2、P
bSO4を含む鉛化合物を配置することができる。
Lead oxides such as PbO, PbO 2 and Pb 3 O 4 , lead hydroxides such as Pb (OH) 2 and (PbCO 3 ) 2
An electrode in which a basic lead carbonate such as Pb (OH) 2 or a mixture thereof is arranged on a conductive substrate can be easily manufactured by electrolyzing lead or a lead alloy in an alkaline electrolyte. Lead or lead alloy as the working electrode,
With platinum or the like as the counter electrode, set the potential of the working electrode to Hg / HgO.
-1.2V to + 0.8V against standard electrode
Electrolysis is carried out at an appropriate potential region between. The potential is plus 0.
When electrolyzing in the positive region near 8 V, PbO 2 , Pb 3 O 4
Rich lead compounds can be placed. When electrolysis is performed in the presence of carbon dioxide in the minus range of minus 1.2 V to zero volt, a lead compound rich in basic carbonate can be arranged. Further, by coexisting iodide, fluoride, chloride and sulfate ions in the electrolytic solution, PbF 2 , PbCl 2 , PbI 2 and PbI 2
A lead compound including bSO 4 can be placed.

【0026】鉛化合物の配置の方法は、以上に述べたア
ルカリ電解液中での電解方法に限らず、鉛化合物を溶解
した溶液に導電性基体を浸漬したのち、溶液を含んだ導
電性基体を乾燥し溶媒を散逸することで作製することが
できる。また、こうして調製した電極を酸化性雰囲気で
焼成してもよい。さらには、鉛化合物を化学蒸着法(C
VD)、物理蒸着法(PVD)、スパッタリング、イオ
ンプレーティング法等により導電性基体に配置してもよ
い。
The method of arranging the lead compound is not limited to the electrolysis method in the alkaline electrolyte described above, and the conductive substrate is immersed in a solution in which the lead compound is dissolved, and then the conductive substrate containing the solution is placed. It can be prepared by drying and dissipating the solvent. Further, the electrode thus prepared may be fired in an oxidizing atmosphere. Furthermore, a lead compound is chemically vapor-deposited (C
It may be arranged on the conductive substrate by VD), physical vapor deposition (PVD), sputtering, ion plating or the like.

【0027】上記の導電性基体としては、金、白金、
錫、銅、銀、鉛、鉄、これらの合金、ステンレス鋼など
の金属材料、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセ
チレンなどの導電性高分子、ITO(インジウム−錫酸
化物)などの導電性金属酸化物、人造黒鉛、天然黒鉛な
どの炭素材料を用いることができる。なかでも、鉛、鉛
合金は、電解により容易に鉛化合物を配置することがで
きるので好ましい。基体の一部が電解により鉛化合物に
変化することにより鉛化合物を配置するので、鉛化合物
を化学結合により強固に基体に配置することができる。
また、配置する鉛化合物の組成を、電解電位、電解液組
成により自由に変えることができる利点がある。
As the above-mentioned conductive substrate, gold, platinum,
Tin, copper, silver, lead, iron, their alloys, metallic materials such as stainless steel, conductive polymers such as polyaniline, polythiophene and polyacetylene, conductive metal oxides such as ITO (indium-tin oxide), man-made Carbon materials such as graphite and natural graphite can be used. Among them, lead and lead alloys are preferable because the lead compound can be easily arranged by electrolysis. Since the lead compound is arranged by changing a part of the substrate to a lead compound by electrolysis, the lead compound can be firmly arranged on the substrate by a chemical bond.
Further, there is an advantage that the composition of the lead compound to be arranged can be freely changed depending on the electrolytic potential and the composition of the electrolytic solution.

【0028】また、本発明による電池は、電解質を介し
て設けた正極および負極を構成要素とする電池であっ
て、負極において、糖の分子中に存在する少なくとも1
つのC−C結合を電気化学的に開裂する酸化反応によ
り、正極と負極との間に起電力を発生する。
Further, the battery according to the present invention is a battery having a positive electrode and a negative electrode, which are provided via an electrolyte, as constituent elements, and in the negative electrode, at least 1 existing in the sugar molecule is present.
An electromotive force is generated between the positive electrode and the negative electrode by an oxidation reaction that electrochemically cleaves one CC bond.

【0029】ここで、正極の反応は、負極における糖の
酸化反応よりも貴な電位で起こる還元反応であって、糖
分子から取り出された電子が、外部負荷を経て、正極に
電気化学的に受け入れられる還元反応であればよい。
Here, the reaction of the positive electrode is a reduction reaction that occurs at a nobler potential than the oxidation reaction of the sugar in the negative electrode, and the electrons extracted from the sugar molecule are electrochemically applied to the positive electrode through an external load. Any reduction reaction is acceptable.

【0030】上記の正極の反応としては、水あるいは酸
素の還元反応、NiOOH、MnOOH、Pb(OH)
2、PbO、MnO2、Ag2O、LiCoO2、LiMn
24、LiNiO2などの水酸化物あるいは酸化物の還
元反応、TiS2、MoS2、FeS、Ag2Sなどの硫
化物の還元反応、AgI、PbI2、CuCl2などの金
属ハロゲン化物の還元反応、キノン類、有機ジスルフィ
ド化合物などの有機硫黄化合物類の還元反応、ポリアニ
リン、ポリチオフェンなど導電性高分子類の還元反応な
どを用いることができる。
As the reaction of the positive electrode, reduction reaction of water or oxygen, NiOOH, MnOOH, Pb (OH)
2 , PbO, MnO 2 , Ag 2 O, LiCoO 2 , LiMn
2 O 4 , LiNiO 2 and other hydroxides or oxide reduction reactions, TiS 2 , MoS 2 , FeS, Ag 2 S and other sulfide reduction reactions, AgI, PbI 2 , CuCl 2 and other metal halides A reduction reaction, a reduction reaction of organic sulfur compounds such as quinones and organic disulfide compounds, and a reduction reaction of conductive polymers such as polyaniline and polythiophene can be used.

【0031】この中で、正極が、酸素を還元する酸素極
であることが好ましい。このようにすると、正極活物質
として酸素を含む気体を用いることができるので、電池
内に正極活物質を保持することが不要となるため、高い
エネルギー密度を有する電池を構成することができる。
Of these, the positive electrode is preferably an oxygen electrode that reduces oxygen. In this case, since a gas containing oxygen can be used as the positive electrode active material, it becomes unnecessary to hold the positive electrode active material in the battery, so that a battery having a high energy density can be configured.

【0032】上記酸素極としては、酸素還元能のある物
質であれば用いることができる。このような物質として
は、活性炭、Mn23などのマンガン低級酸化物、白
金、パラジウム、酸化イリジウム、白金アンミン錯体、
コバルトフェニレンジアミン錯体、金属ポルフィリン
(金属:コバルト、マンガン、亜鉛、マグネシウムな
ど)、La(Ca)CoO3やLa(Sr)MnO3など
のペロブスカイト酸化物などが挙げられる。
As the oxygen electrode, any substance having an oxygen reducing ability can be used. Examples of such substances include activated carbon, manganese lower oxides such as Mn 2 O 3 , platinum, palladium, iridium oxide, platinum ammine complex,
Examples thereof include a cobalt phenylenediamine complex, a metal porphyrin (metal: cobalt, manganese, zinc, magnesium, etc.), and a perovskite oxide such as La (Ca) CoO 3 or La (Sr) MnO 3 .

【0033】電解質としては、アニオンまたは/および
カチオンを正極から負極へ、または/および負極から正
極へ移動させ、正極および負極での酸化・還元反応を連
続的に進行させることができるものであれば、有機物
質、無機物質、液体、固体を問わず用いることができ
る。これらの電解質としては、水にZnCl2、NH4
l等の金属塩、KOH、NaOH等のアルカリ、H3
4、H2SO4等の酸を溶解したものや、プロピレンカ
ーボネートとエチレンカーボネートの混合有機溶媒にL
iBF4、LiPF6等の金属塩を溶解したものや、スル
ホン酸基、アミド基、アンモニウム基、ピリジニウム基
等を有するフッ素樹脂等の高分子材料よりなるイオン交
換膜や、LiBF4、LiCl4、(C494NBF4
を溶解したポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオ
キサイド等の高分子電解質を用いることができる。
Any electrolyte can be used as long as it can move anions or / and cations from the positive electrode to the negative electrode or / and from the negative electrode to the positive electrode so that the oxidation / reduction reaction in the positive electrode and the negative electrode can proceed continuously. Any organic substance, inorganic substance, liquid or solid can be used. These electrolytes include water containing ZnCl 2 , NH 4 C
Metal salts such as l, alkalis such as KOH and NaOH, H 3 P
L dissolved in an acid such as O 4 or H 2 SO 4 or a mixed organic solvent of propylene carbonate and ethylene carbonate
An ion exchange membrane made of a polymer material such as a solution of a metal salt such as iBF 4 or LiPF 6 , a fluororesin having a sulfonic acid group, an amide group, an ammonium group, a pyridinium group or the like, LiBF 4 , LiCl 4 , A polymer electrolyte such as polypropylene oxide or polyethylene oxide in which (C 4 H 9 ) 4 NBF 4 or the like is dissolved can be used.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明を、実施例によって具体的に説
明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0035】(実施例1)実施例1では、糖の水酸基と
錯体を形成する成分としてPbを含む成分を配置した試
験電極を作製し、糖の電解酸化特性を評価するととも
に、その試験電極を負極として電池を構成し、発電を行
った。
(Example 1) In Example 1, a test electrode was prepared in which a component containing Pb as a component forming a complex with a hydroxyl group of sugar was arranged, and the electrolytic oxidation characteristic of sugar was evaluated, and the test electrode was used. A battery was constructed as a negative electrode and electricity was generated.

【0036】(試験電極の作製)導電性基体として、錫
を61.9重量百分率(wt%)含有する厚さ50μm
のPb−Sn合金箔を用い、1×0.5cmの大きさに
切断しニッケルリード線を接合したのち、接合部ならび
にニッケルリードをエポキシ樹脂で被覆した。得られた
試験片を図2に示すセル中において、3.1%KOH水
溶液中でHg/HgO標準電極25に対しマイナス1.
2Vから0Vの範囲で20mV/秒の電位掃引速度で電
位を変化させて電解して試験電極Aを作製した。電位
は、マイナス1.2Vから0Vに向かって増加し、0V
に達するとマイナス1.2Vに向かって減少する変化を
1サイクルとして、5サイクル電解を行った。金属光沢
をした試験片から、白色の堆積物を表面に配置した試験
電極Aが得られた。この白色の堆積物は、X線光電子分
光分析法(以下、XPSと略称する)により、塩基性炭
酸鉛および錫酸塩を含む鉛化合物であることを確認し
た。
(Preparation of Test Electrode) As a conductive substrate, tin containing 61.9 weight percent (wt%), thickness 50 μm
The Pb-Sn alloy foil of was cut into a size of 1 x 0.5 cm to bond the nickel lead wire, and then the joint part and the nickel lead were coated with an epoxy resin. The obtained test piece was placed in a cell shown in FIG. 2 in a 3.1% KOH aqueous solution with respect to the Hg / HgO standard electrode 25 minus 1.
A test electrode A was prepared by electrolyzing while changing the potential at a potential sweep rate of 20 mV / sec in the range of 2V to 0V. The electric potential increases from minus 1.2V to 0V and becomes 0V
5 cycles of electrolysis were performed, with the change decreasing toward −1.2 V as one cycle. A test electrode A having a white deposit on the surface was obtained from the test piece having a metallic luster. It was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter abbreviated as XPS) that this white deposit was a lead compound containing basic lead carbonate and stannate.

【0037】図2に示したセルは、ガラス容器21、ゴ
ム栓22、試験電極または試験片からなる作用極(負
極)23、白金対極24、Hg/HgO標準電極25、
電解液26、正極27から構成されている。
The cell shown in FIG. 2 has a glass container 21, a rubber stopper 22, a working electrode (negative electrode) 23 composed of a test electrode or a test piece, a platinum counter electrode 24, a Hg / HgO standard electrode 25,
It is composed of an electrolytic solution 26 and a positive electrode 27.

【0038】次に、試験片の電位掃引範囲を、マイナス
1.2Vからプラス0.8Vまでとした以外は、試験電
極Aと同様にして試験電極Bを作製した。金属光沢をし
た試験片から、暗褐色の堆積物を表面に配置した試験電
極Bが得られた。この堆積物は、XPSにより、PbO
および錫酸塩を含む鉛化合物であることを確認した。
Next, a test electrode B was prepared in the same manner as the test electrode A except that the potential sweep range of the test piece was changed from minus 1.2V to plus 0.8V. A test electrode B having a dark brown deposit on the surface was obtained from the test piece having a metallic luster. This deposit is PbO by XPS.
And a lead compound containing stannate.

【0039】次に、アンチモンを13wt%含有する厚
さ100μmのPb−Sb合金箔を用いた以外は試験電
極Aと同様にして試験電極Cを作製した。金属光沢をし
た試験片から、白色の堆積物を表面に配置した試験電極
Cが得られた。この白色の堆積物は、XPSにより、塩
基性炭酸鉛、酸化アンチモンを含む鉛化合物であること
を確認した。
Next, a test electrode C was prepared in the same manner as the test electrode A except that a Pb--Sb alloy foil containing 13 wt% of antimony and having a thickness of 100 μm was used. A test electrode C having a white deposit on the surface was obtained from the test piece having a metallic luster. It was confirmed by XPS that this white deposit was a lead compound containing basic lead carbonate and antimony oxide.

【0040】次に、アンチモンを13wt%含有する厚
さ100μmのPb−Sb合金箔を用いた以外は試験電
極Bと同様にして試験電極Dを作製した。金属光沢をし
た試験片から、暗褐色の堆積物を表面に配置した試験電
極Dが得られた。この白色の堆積物は、XPSにより、
PbO、酸化アンチモンを含む鉛化合物であることを確
認した。
Next, a test electrode D was prepared in the same manner as the test electrode B except that a Pb--Sb alloy foil containing 13 wt% of antimony and having a thickness of 100 μm was used. A test electrode D having a dark brown deposit on the surface was obtained from the test piece having a metallic luster. This white deposit is
It was confirmed to be a lead compound containing PbO and antimony oxide.

【0041】次に、純度99.9%、厚さ500μmの
鉛箔、電解液に6.2%KOHアルカリ水溶液を用いた
以外は試験電極Aと同様にして試験電極Eを作製した。
金属光沢をした試験片から、白色の堆積物を表面に配置
した試験電極Eが得られた。この白色の堆積物は、XP
Sにより、塩基性炭酸鉛を含む鉛化合物であることを確
認した。
Next, a test electrode E was prepared in the same manner as the test electrode A except that a lead foil having a purity of 99.9% and a thickness of 500 μm and a 6.2% KOH alkaline aqueous solution were used as the electrolytic solution.
A test electrode E having a white deposit on the surface was obtained from the test piece having a metallic luster. This white deposit is XP
By S, it was confirmed to be a lead compound containing basic lead carbonate.

【0042】次に、純度99.9%、厚さ500μmの
鉛箔、電解液に6.2%KOHアルカリ水溶液を用いた
以外は、試験電極Bと同様にして試験電極Fを作製し
た。金属光沢をした試験片から、暗褐色の堆積物を表面
に配置した試験電極Fが得られた。この白色の堆積物
は、XPSにより、PbOを含む鉛化合物であることを
確認した。
Next, a test electrode F was prepared in the same manner as the test electrode B except that a lead foil having a purity of 99.9% and a thickness of 500 μm and a 6.2% KOH alkaline aqueous solution were used as the electrolytic solution. A test electrode F having a dark brown deposit on the surface was obtained from the test piece having a metallic luster. It was confirmed by XPS that this white deposit was a lead compound containing PbO.

【0043】次に、化学蒸着装置を用いて、一つのモリ
ブデンボートに蒸発源としてジ−イソ−プロポキシ鉛
(Pb(O−i−C372)、もう一つのモリブデン
ボートにもう一つの蒸発源としてテトラエトキシ錫
((Sn(OC254)、さらにもう一つのモリブデ
ンボートにさらにもう一つの蒸発源としてテトラエトキ
シチタン(Ti(OC254)を配置した。これら蒸
発源の下流側の反応器中に、Niリード線を接合した大
きさ1×0.5cm、グラファイト繊維を0.5mmの
厚さに加圧成形した導電性基体を配置し、400℃に加
熱した。アルゴンガスを蒸発源の上流から下流に向かっ
て流しながら蒸発源を加熱し、導電性基体表面に鉛アル
コキサイド、錫アルコキサイド、チタンアルコキサイド
の熱分解物を5分間堆積させた。蒸発源を冷却した後、
酸素を1vol%含むアルゴンガスを60分間流すこと
で、酸化鉛、酸化錫、酸化チタンを含む鉛化合物を導電
性基体表面に配置した試験電極Gを作製した。
Next, using a chemical vapor deposition apparatus, di as evaporation sources in one molybdenum boat - iso - propoxy lead (Pb (O-i-C 3 H 7) 2), another in another molybdenum boat one of the evaporation source as tetraethoxy tin ((Sn (OC 2 H 5 ) 4), was further placed tetraethoxy titanium (Ti (OC 2 H 5) 4) as yet another evaporation source to another molybdenum boat. In a reactor on the downstream side of these evaporation sources, an electrically conductive substrate having Ni lead wire bonded to a size of 1 × 0.5 cm and graphite fibers having a thickness of 0.5 mm was placed, and the temperature was raised to 400 ° C. The evaporation source was heated while flowing argon gas from the upstream side to the downstream side of the evaporation source, and the thermally decomposed products of lead alkoxide, tin alkoxide, and titanium alkoxide were deposited on the surface of the conductive substrate for 5 minutes. After the depositing. Evaporation source cooled,
By flowing an argon gas containing 1 vol% of oxygen for 60 minutes, a test electrode G having a lead compound containing lead oxide, tin oxide and titanium oxide arranged on the surface of the conductive substrate was prepared.

【0044】次に、Niリード線を接合した大きさ1×
0.5cm、厚さ100μmのNi箔をアルゴンガスで
置換した反応器に配置した後、赤外ランプで600℃に
加熱した。ジ-イソ-プロポキシ鉛0.05mol/l、
テトラエトキシチタン0.05mol/lを溶解したエ
タノール溶液を、加熱したNi箔に10分間噴霧したの
ち、酸素を1vol%含むアルゴンガスを反応器に供給
した。酸素ガスを1vol%含むアルゴンガス中にNi
箔を60分間放置することで、Ni箔表面に酸化鉛、酸
化チタンを含む鉛化合物を配置した試験電極Hを得た。
Next, the size of the Ni lead wire bonded 1 ×
The Ni foil having a thickness of 0.5 cm and a thickness of 100 μm was placed in a reactor substituted with argon gas, and then heated to 600 ° C. with an infrared lamp. Di-iso-propoxy lead 0.05 mol / l,
An ethanol solution in which 0.05 mol / l of tetraethoxy titanium was dissolved was sprayed on the heated Ni foil for 10 minutes, and then argon gas containing 1 vol% of oxygen was supplied to the reactor. Ni in argon gas containing 1 vol% oxygen gas
By leaving the foil for 60 minutes, a test electrode H having a lead compound containing lead oxide and titanium oxide arranged on the surface of the Ni foil was obtained.

【0045】(試験電極の糖酸化特性評価)図2に示し
たセルを用いて、電解液26として、0.62%KOH
アルカリ水溶液、またはグルコースを0.02mol/
l溶解した0.62%KOHアルカリ水溶液を用い、試
験電極Bを作用極23として、白金対極24、Hg/H
gO標準電極25を用いて電解を行った。室温下、電解
液26を静置した状態で、作用極23の電位を、マイナ
ス1.2Vからプラス0.8Vに向かって増加し、プラ
ス0.8Vに達するとマイナス1.2Vに向かって減少
する変化を1サイクルとして、20サイクル電解を行っ
た。20サイクル目の電流‐電位特性を図3に示す。
(Evaluation of Sugar Oxidation Property of Test Electrode) Using the cell shown in FIG. 2, as the electrolytic solution 26, 0.62% KOH was used.
Alkaline solution or glucose 0.02 mol /
1 dissolved 0.62% KOH alkaline aqueous solution, the test electrode B as the working electrode 23, platinum counter electrode 24, Hg / H
Electrolysis was performed using the gO standard electrode 25. The potential of the working electrode 23 increases from minus 1.2V to plus 0.8V in a state where the electrolytic solution 26 is allowed to stand at room temperature, and decreases toward minus 1.2V when it reaches plus 0.8V. The electrolysis was performed for 20 cycles, with the change being 1 cycle. The current-potential characteristic at the 20th cycle is shown in FIG.

【0046】グルコースを含む電解液中では、グルコー
スを含まない電解液中に比べて、鉛合金の溶解に伴うマ
イナス0.4V付近の酸化電流が小さくなり、鉛合金の
溶解が抑制された。また、グルコースの酸化による酸化
電流ピークが、マイナス1.0V、マイナス0.8V、
マイナス0.6V付近に現れた。電解後、グルコースを
含む電解液を液体クロマトグラフィーを用いて分析した
ところ、グルコースの酸化生成物である、グルコン酸、
シュウ酸、ギ酸が検出された。同様の特性評価を、試験
電極A、試験電極C〜Hについて行ったところ、試験電
極Bの場合と同様に糖の酸化を示す結果が得られた。ま
た、グルコースに代えて、単糖類であるガラクトース、
マンノース、ソルボース、フルクトース、二糖類である
マルトース、スクロース、ラクトース、ラフィノース、
多糖類であるデンプンを用いて試験電極A〜Hについて
特性評価を行ったところ、グルコースの場合と同様に糖
の酸化を示す結果が得られた。よって、本実施例の試験
電極を用いた糖の電気化学的な酸化を確認することがで
きた。
In the electrolytic solution containing glucose, the oxidation current around −0.4V accompanying the dissolution of the lead alloy was smaller than that in the electrolytic solution containing no glucose, and the dissolution of the lead alloy was suppressed. In addition, the oxidation current peaks due to the oxidation of glucose are −1.0V, −0.8V,
Appeared around minus 0.6V. After electrolysis, the electrolytic solution containing glucose was analyzed by liquid chromatography, and the oxidation product of glucose, gluconic acid,
Oxalic acid and formic acid were detected. When the same characteristic evaluation was performed on the test electrode A and the test electrodes C to H, the same results as in the case of the test electrode B showing the oxidation of sugar were obtained. Further, instead of glucose, galactose which is a monosaccharide,
Mannose, sorbose, fructose, disaccharides maltose, sucrose, lactose, raffinose,
When the test electrodes A to H were characterized using starch, which is a polysaccharide, the results showing the oxidation of sugar were obtained as in the case of glucose. Therefore, it was possible to confirm the electrochemical oxidation of sugar using the test electrode of this example.

【0047】図4は、グルコースを0.02mol/l
溶解した0.62%KOH水溶液中での、本実施例の試
験電極Bの酸化還元電流-電位応答と、活性炭とマンガ
ン低級酸化物により構成した酸素極の酸化還元電流-電
位応答である。酸素極は、プラス0.1V付近からマイ
ナス方向の電位領域で酸素の還元による還元電流を与え
た。本実施例の試験電極Bはマイナス1Vからマイナス
0.4V付近にグルコースの酸化による酸化電流を与え
た。従って、上記の酸素極を正極、本実施例の試験電極
を負極として組み合わせることにより1V〜0.4Vの
起電力の電池を構成することができることがわかった。
FIG. 4 shows that glucose is 0.02 mol / l.
FIG. 3 shows a redox current-potential response of the test electrode B of this example and a redox current-potential response of an oxygen electrode composed of activated carbon and manganese lower oxide in a dissolved 0.62% KOH aqueous solution. The oxygen electrode gave a reduction current due to the reduction of oxygen in the potential region in the minus direction from around + 0.1V. The test electrode B of this example provided an oxidation current due to the oxidation of glucose in the vicinity of -1 V to -0.4 V. Therefore, it was found that a battery having an electromotive force of 1 V to 0.4 V can be constructed by combining the above oxygen electrode as a positive electrode and the test electrode of this example as a negative electrode.

【0048】次に、図2に示したセルを用いて、電解液
26として、0.31%KOHアルカリ水溶液、または
グルコースを0.5mol/l溶解した0.31%KO
Hアルカリ水溶液を用い、試験電極Aを作用極23とし
て、白金対極24、Hg/HgO標準電極25を用いて
電解を行った。室温下、電解液26を攪拌しながら、作
用極23に対して酸化方向に2mAの一定電流を120
0秒間通じ、その際の時間‐電位特性を評価した。得ら
れた時間‐電位特性を図5に示す。
Next, using the cell shown in FIG. 2, 0.31% KOH alkaline aqueous solution or 0.31% KO in which 0.5 mol / l of glucose was dissolved as the electrolytic solution 26.
Electrolysis was performed using an aqueous solution of H alkali and using the test electrode A as the working electrode 23 and the platinum counter electrode 24 and the Hg / HgO standard electrode 25. While stirring the electrolytic solution 26 at room temperature, a constant current of 2 mA is applied to the working electrode 23 in the oxidizing direction at 120
It was passed for 0 seconds, and the time-potential characteristics at that time were evaluated. The obtained time-potential characteristics are shown in FIG.

【0049】グルコースを含む電解液中では、電解12
00秒後においても作用極23の電位はマイナス 58
0mVの一定値を与え、グルコースが連続的に酸化され
ていることがわかった。一方、グルコースを含まない電
解液中では、電解後300秒付近で、作用極23の電位
は、鉛合金の酸化溶解を示すマイナス610mV付近か
ら、鉛合金の高次酸化物の生成が起こるプラス400m
V付近に移行した。
In the electrolytic solution containing glucose, electrolysis 12
The potential of the working electrode 23 is minus 58 even after 00 seconds.
Giving a constant value of 0 mV, it was found that glucose was continuously oxidized. On the other hand, in an electrolyte solution containing no glucose, the potential of the working electrode 23 is around −610 mV which indicates the oxidative dissolution of the lead alloy, and the potential of the higher order oxide of the lead alloy is 400 m near 300 seconds after electrolysis.
It moved to the vicinity of V.

【0050】同様の特性評価を、試験電極B〜Hについ
て行ったところ、グルコースを含む電解液中では、試験
電極Aの場合と同様に糖の連続酸化を示す結果が得られ
た。電解1200秒後の各電解液中における試験電極の
電位を(表1)に示す。
When the same characteristic evaluation was performed on the test electrodes B to H, the result showing the continuous oxidation of sugar was obtained in the electrolytic solution containing glucose as in the case of the test electrode A. The electric potential of the test electrode in each electrolytic solution after 1200 seconds of electrolysis is shown in (Table 1).

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】また、単糖類であるガラクトース、マンノ
ース、ソルボース、フルクトース、二糖類であるマルト
ース、スクロース、ラクトース、ラフィノース、多糖類
であるデンプンを用いて試験電極A〜Hについて特性評
価を行ったところ、グルコースの場合と同様に糖の連続
酸化を示す結果が得られた。導電性基体にPb−Sn、
Pb−Sbなどの鉛合金を用い、Pbを含む成分中に合
金成分が混入している試験電極A〜D、並びにPbを含
む成分中に錫酸化物、チタン酸化物が混入している試験
電極GおよびHは、導電性基体に鉛を用いた試験電極E
およびFに較べ、グルコースを含む電解液中での電解1
200秒後の電位は、よりマイナスの酸化電位を示した
ことから、糖の酸化が合金成分、添加金属元素により促
進されたことがわかる。
The test electrodes A to H were characterized by using galactose, mannose, sorbose, fructose, which are monosaccharides, maltose, sucrose, lactose, raffinose, which is a disaccharide, and starch, which is a polysaccharide. As with glucose, results were obtained showing continuous oxidation of sugars. Pb-Sn on the conductive substrate,
Test electrodes A to D in which a lead alloy such as Pb-Sb is used and alloy components are mixed in a component containing Pb, and test electrodes in which tin oxide and titanium oxide are mixed in a component containing Pb G and H are test electrodes E using lead for the conductive substrate.
Electrolysis in an electrolytic solution containing glucose compared to F and 1
Since the potential after 200 seconds showed a more negative oxidation potential, it is understood that the oxidation of sugar was promoted by the alloy component and the added metal element.

【0053】このような糖の電解酸化促進効果を有する
合金成分、添加金属元素としては、実施例で用いた、錫
(Sn)、アンチモン(Sb)、チタン(Ti)の他に
インジウム(In)およびマグネシウム(Mg)が有効
である。
As alloy components and additive metal elements having such an effect of promoting electrolytic oxidation of sugar, indium (In) is used in addition to tin (Sn), antimony (Sb) and titanium (Ti) used in the examples. And magnesium (Mg) is effective.

【0054】(電池特性評価)図2に示したセルを用い
て、電解液26として、0.62%KOHアルカリ水溶
液、またはグルコースを0.5mol/l溶解した0.
62%KOHアルカリ水溶液を用いて、試験電極Aを負
極23とし、活性炭とマンガン低級酸化物で構成した直
径3cmの酸素極を正極27として電池セルを構成し、
電池特性を評価した。
(Evaluation of Battery Characteristics) Using the cell shown in FIG. 2, as an electrolytic solution 26, a 0.62% KOH alkaline aqueous solution or 0.5 mol / l of glucose dissolved at a concentration of 0.
Using 62% KOH alkaline aqueous solution, the test electrode A was used as the negative electrode 23, and the oxygen electrode with a diameter of 3 cm composed of activated carbon and manganese lower oxide was used as the positive electrode 27 to form a battery cell.
The battery characteristics were evaluated.

【0055】室温下で電解液26を攪拌しながら、電池
セルを0.2〜50mAの一定電流で20秒間放電し、
その際得られた電流−電圧特性を図6に示す。
While stirring the electrolytic solution 26 at room temperature, the battery cell was discharged at a constant current of 0.2 to 50 mA for 20 seconds,
The current-voltage characteristics obtained at that time are shown in FIG.

【0056】また、試験電極A〜Hについて、室温下、
電解液26を攪拌しながら1mAの一定電流で1時間、
電池セルを放電した際の電圧を(表2)にまとめて示
す。
Regarding the test electrodes A to H, at room temperature,
Stirring the electrolytic solution 26 at a constant current of 1 mA for 1 hour,
The voltages when the battery cells are discharged are summarized in (Table 2).

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】図6の電流−電圧特性、および(表2)に
示した連続放電試験の結果から明らかなように、本実施
例の試験電極を負極とする電池により、糖の酸化反応を
利用して電気エネルギーを取り出すことができた。
As is clear from the current-voltage characteristics of FIG. 6 and the results of the continuous discharge test shown in (Table 2), the oxidation reaction of sugar was utilized by the battery having the test electrode of this example as the negative electrode. Was able to extract electrical energy.

【0059】また、グルコースに代えて、単糖類である
ガラクトース、マンノース、ソルボース、フルクトー
ス、二糖類であるマルトース、スクロース、ラクトー
ス、ラフィノース、多糖類であるデンプンを用いて試験
電極A〜Hについて特性評価を行ったところ、グルコー
スの場合と同様に、電池として動作することを確認する
ことができた。
Further, instead of glucose, the monosaccharides galactose, mannose, sorbose, fructose, the disaccharides maltose, sucrose, lactose, raffinose, and the polysaccharide starch were used to characterize the test electrodes A to H. As a result, it was confirmed that the battery operated as in the case of glucose.

【0060】(実施例2)実施例2では、糖の水酸基と
錯体を形成する成分としてAgあるいはCuを含む成分
を用い、これらの成分を配置した試験電極を作製し、糖
の電解酸化特性を評価するとともに、これらの試験電極
を負極とする電池を構成し、発電を行った。
(Example 2) In Example 2, a component containing Ag or Cu was used as a component forming a complex with a hydroxyl group of sugar, and a test electrode in which these components were arranged was prepared to evaluate the electrolytic oxidation characteristics of sugar. Along with the evaluation, batteries having these test electrodes as negative electrodes were constructed and electricity was generated.

【0061】(試験電極の作製)純度99.9%の厚み
50μmの銀箔(Ag)を1×0.5cmの大きさに切
断し、ニッケルリード線を接合したのち、接合部ならび
にニッケルリード線をエポキシ樹脂で被覆した。得られ
た試験片を実施例1と同様にして図2に示すセル中で、
Hg/HgO標準電極25に対しマイナス1.2Vから
プラス0.8Vの電位範囲において電解を行い試験電極
Iを得た。
(Preparation of Test Electrode) A silver foil (Ag) having a purity of 99.9% and a thickness of 50 μm was cut into a size of 1 × 0.5 cm, and nickel lead wires were joined together. Coated with epoxy resin. The test piece obtained was treated in the same manner as in Example 1 in the cell shown in FIG.
Electrolysis was performed in the potential range of −1.2 V to +0.8 V with respect to the Hg / HgO standard electrode 25 to obtain a test electrode I.

【0062】次に、銀が75wt%、銅が25wt%の
厚み100μmのAg−Cu合金箔を用い、試験電極I
と同様にして試験電極Jを得た。
Next, using a 100 μm thick Ag—Cu alloy foil containing 75 wt% of silver and 25 wt% of copper, the test electrode I was used.
A test electrode J was obtained in the same manner as in.

【0063】次に、銀が55wt%、マグネシウムが4
5wt%の厚み100μmのAg−Mg合金箔を用い、
試験電極Iと同様にして試験電極Kを得た。
Next, 55 wt% silver and 4 magnesium
Using a 5 wt% Ag-Mg alloy foil with a thickness of 100 μm,
A test electrode K was obtained in the same manner as the test electrode I.

【0064】次に、純度99.9%の厚み30μmの銅
箔(Cu)を用い、試験電極Iと同様にして試験電極L
を得た。
Next, using a copper foil (Cu) having a purity of 99.9% and a thickness of 30 μm, the test electrode L was prepared in the same manner as the test electrode I.
Got

【0065】次に、銅が65wt%、亜鉛が35wt%
の厚み100μmのCu−Zn合金箔を用い、試験電極
Iと同様にして試験電極Mを得た。
Next, 65 wt% of copper and 35 wt% of zinc
A test electrode M was obtained in the same manner as the test electrode I using a Cu—Zn alloy foil having a thickness of 100 μm.

【0066】最後に、銅が80wt%、ニッケルが20
wt%の厚み100μmのCu−Ni合金箔を用い、試
験電極Iと同様にして試験電極Nを得た。
Finally, 80 wt% copper and 20 nickel
A test electrode N was obtained in the same manner as the test electrode I using a wt% Cu-Ni alloy foil having a thickness of 100 μm.

【0067】(試験電極の糖酸化特性評価)図2に示し
たセルを用いて、電解液26として、0.62%KOH
アルカリ水溶液、またはフルクトースを0.2mol/
l溶解した0.62%KOHアルカリ水溶液を用い、試
験電極I〜Nを各々作用極23として、白金対極24、
Hg/HgO標準電極25を用いて電解を行った。室温
下、電解液26を攪拌しながら、作用極23に対して酸
化方向に2mAの一定電流を1200秒間通じ、その際
の時間‐電位特性を評価した。電解1200秒後の各電
解液中における試験電極の電位を(表3)に示す。
(Evaluation of Sugar Oxidation Property of Test Electrode) Using the cell shown in FIG. 2, 0.62% KOH was used as the electrolytic solution 26.
0.2 mol / alkaline solution or fructose
1 dissolved in 0.62% KOH alkaline aqueous solution, the test electrodes I to N as working electrodes 23, platinum counter electrode 24,
Electrolysis was performed using the Hg / HgO standard electrode 25. While stirring the electrolytic solution 26 at room temperature, a constant current of 2 mA was passed through the working electrode 23 in the oxidizing direction for 1200 seconds, and the time-potential characteristics at that time were evaluated. The electric potential of the test electrode in each electrolytic solution after 1200 seconds of electrolysis is shown in (Table 3).

【0068】[0068]

【表3】 [Table 3]

【0069】フルクトースを含む電解液中では、電解1
200秒後においても作用極23の電位は、マイナス3
80mVからマイナス250mVの値を与え、フルクト
ースが連続的に酸化されていることが分かる。一方、フ
ルクトースを含まない電解液中では、銀あるいは銀合金
を含む試験電極I〜Kを用いた場合、銀の酸化を示すプ
ラス400mV付近の一定電位を示した。銅あるいは銅
合金を含む試験電極L〜Nを用いた場合、電解後120
秒付近で作用極23の電位は銅の酸化溶解を示すマイナ
ス400mV付近から、水の電気分解による酸素発生を
示すプラス700mV付近に移行する。
In the electrolytic solution containing fructose, electrolysis 1
Even after 200 seconds, the potential of the working electrode 23 is minus 3
A value of 80 mV to −250 mV is given, and it can be seen that fructose is continuously oxidized. On the other hand, in the electrolytic solution containing no fructose, when the test electrodes I to K containing silver or a silver alloy were used, a constant potential around plus 400 mV indicating the oxidation of silver was exhibited. When the test electrodes L to N containing copper or copper alloy were used, 120 after electrolysis
In the vicinity of the second, the potential of the working electrode 23 shifts from around −400 mV, which indicates oxidation dissolution of copper, to around −700 mV, which indicates oxygen generation due to electrolysis of water.

【0070】また、フルクトースに代えて、単糖類であ
るグルコース、ガラクトース、マンノース、ソルボー
ス、二糖類であるマルトース、スクロース、ラクトー
ス、ラフィノース、多糖類であるデンプンを用いて試験
電極I〜Nについて特性評価を行ったところ、糖の連続
酸化を示す結果が得られた。よって、本実施例の試験電
極を用いた糖の連続酸化を確認することができた。
Further, instead of fructose, glucose, galactose, mannose, sorbose, which are monosaccharides, maltose, sucrose, lactose, raffinose, which are disaccharides, and starch, which is a polysaccharide, were used to characterize test electrodes I-N. As a result, the results showing continuous oxidation of sugar were obtained. Therefore, it was possible to confirm the continuous oxidation of sugar using the test electrode of this example.

【0071】(電池特性評価)図2に示したセルを用い
て、電解液26として、3.1%KOHアルカリ水溶
液、またはフルクトースを0.5mol/l溶解した
3.1%KOHアルカリ水溶液を用い、試験電極I〜N
を負極23とし、実施例1と同じ酸素極を正極27とし
て電池セルを構成し、電池特性を評価した。
(Evaluation of Battery Characteristics) Using the cell shown in FIG. 2, a 3.1% KOH alkaline aqueous solution or a 3.1% KOH alkaline aqueous solution in which fructose was dissolved at 0.5 mol / l was used as the electrolytic solution 26. , Test electrodes I-N
Was used as the negative electrode 23, and the same oxygen electrode as in Example 1 was used as the positive electrode 27 to form a battery cell, and the battery characteristics were evaluated.

【0072】室温下、電解液26を攪拌しながら1mA
の一定電流で1時間、電池セルを放電した際の電圧を
(表4)にまとめて示す。
At room temperature, stirring the electrolytic solution 26 at 1 mA.
(Table 4) shows the voltages when the battery cells are discharged at a constant current for 1 hour.

【0073】[0073]

【表4】 [Table 4]

【0074】(表4)に示した連続放電試験の結果から
明らかなように、本実施例の電池により、糖の酸化反応
を利用して電気エネルギーを取り出すことができた。
As is clear from the results of the continuous discharge test shown in (Table 4), the battery of this example was able to extract electric energy by utilizing the oxidation reaction of sugar.

【0075】また、フルクトースに代えて、単糖類であ
るグルコース、ガラクトース、マンノース、ソルボー
ス、二糖類であるマルトース、スクロース、ラクトー
ス、ラフィノース、多糖類であるデンプンを用いて試験
電極I〜Nについて特性評価を行ったところ、フルクト
ースの場合と同様に、電池として動作することを確認す
ることができた。
Further, instead of fructose, glucose, galactose, mannose, sorbose, which are monosaccharides, maltose, sucrose, lactose, raffinose, which are disaccharides, and starch, which is a polysaccharide, were used to characterize test electrodes I to N. As a result, it was possible to confirm that it could operate as a battery as in the case of fructose.

【0076】(実施例3)実施例3では、糖の水酸基と
錯体を形成する成分としてPb、AgあるいはCuを含
む成分を用い、これらの成分と、水酸基の水素原子を介
して水素結合を形成する機能性基を有する有機硫黄化合
物である、チオシアヌル酸(s−トリアジン−2,4,
6−トリチオール)(以下、TCAと呼ぶ)あるいは
2,2’−ジチオビスエタンアミン(以下、CYSTと
呼ぶ)とを組み合わせて試験電極を作製し、糖の電解酸
化特性を評価するとともに、これらの試験電極を負極と
する電池を構成し、発電を行った。
(Example 3) In Example 3, a component containing Pb, Ag or Cu was used as a component forming a complex with the hydroxyl group of sugar, and a hydrogen bond was formed with these components via the hydrogen atom of the hydroxyl group. Thiocyanuric acid (s-triazine-2,4, which is an organic sulfur compound having a functional group
6-trithiol) (hereinafter referred to as TCA) or 2,2′-dithiobisethanamine (hereinafter referred to as CYST) was combined to prepare a test electrode to evaluate the electrolytic oxidation characteristics of sugar and A battery having a test electrode as a negative electrode was configured to generate electricity.

【0077】(試験電極の作製)TCAを0.05mo
l/l溶解したエタノール溶液(A)、CYSTを0.
01mol/l溶解したエタノール溶液(B)を用意し
た。実施例1の試験電極A、実施例2の試験電極J、試
験電極Nを各々、溶液(A)あるいは溶液(B)に浸漬
したのち、風乾して、表面にTCA分子あるいはCYS
T分子を修飾した試験電極O、試験電極P、試験電極
Q、試験電極R、試験電極S、試験電極Tを作製した。
(Preparation of test electrode) TCA was set to 0.05 mo.
1 / l dissolved ethanol solution (A), CYST.
An ethanol solution (B) dissolved in 01 mol / l was prepared. Each of the test electrode A of Example 1 and the test electrode J and test electrode N of Example 2 was dipped in the solution (A) or the solution (B) and then air-dried to obtain TCA molecules or CYS on the surface.
A test electrode O, a test electrode P, a test electrode Q, a test electrode R, a test electrode S, and a test electrode T modified with T molecules were prepared.

【0078】(試験電極の糖酸化特性評価)図2に示し
たセルを用いて、電解液26として、0.31%KOH
アルカリ水溶液、またはグルコースを0.5mol/l
溶解した0.31%KOHアルカリ水溶液を用いて、試
験電極O〜Tを作用極23として、白金対極24、Hg
/HgO標準電極25を用いて電解を行った。室温下、
電解液26を攪拌しながら、作用極23に対して酸化方
向に2mAの一定電流を1200秒間通じ、その際の時
間‐電位特性を評価した。電解1200秒後の各電解液
中における試験電極の電位を(表5)に示す。
(Evaluation of Sugar Oxidation Property of Test Electrode) 0.31% KOH was used as the electrolytic solution 26 using the cell shown in FIG.
0.5 mol / l of alkaline aqueous solution or glucose
Using a dissolved 0.31% KOH alkaline aqueous solution, the test electrodes O to T were used as the working electrode 23, and the platinum counter electrode 24 and Hg were used.
Electrolysis was performed using the / HgO standard electrode 25. At room temperature,
While stirring the electrolytic solution 26, a constant current of 2 mA was passed through the working electrode 23 in the oxidizing direction for 1200 seconds, and the time-potential characteristics at that time were evaluated. The electric potential of the test electrode in each electrolytic solution after 1200 seconds of electrolysis is shown in (Table 5).

【0079】[0079]

【表5】 [Table 5]

【0080】グルコースを含む電解液中では、電解12
00秒後においても作用極23の電位は、マイナス62
0mVからマイナス380mVの値を与え、グルコース
が連続的に酸化されていることが分かった。一方、グル
コースを含まない電解液中では、鉛合金を含む試験電極
Oあるいは試験電極Pを用いた場合、電解後600秒付
近で作用極23の電位は、鉛の高次酸化物の生成が起こ
るプラス400mV付近に移行した。銀合金を含む試験
電極Qあるいは試験電極Rを用いた場合、銀の酸化を示
すプラス300mV付近の一定電位を示した。銅合金を
含む試験電極Sあるいは試験電極Tでは、電解後580
秒付近で作用極23の電位は、銅の酸化溶解を示すマイ
ナス400mV付近から、水の電気分解による酸素発生
を示すプラス650〜700mV付近に移行した。
In the electrolytic solution containing glucose, electrolysis 12
Even after 00 seconds, the potential of the working electrode 23 is −62.
It was found that glucose was continuously oxidized by giving a value of 0 mV to −380 mV. On the other hand, in a glucose-free electrolytic solution, when the test electrode O or the test electrode P containing a lead alloy is used, the potential of the working electrode 23 in the vicinity of 600 seconds after electrolysis causes the formation of higher order lead oxides. It moved to around +400 mV. When the test electrode Q or the test electrode R containing a silver alloy was used, a constant potential around plus 300 mV, which indicates oxidation of silver, was exhibited. With the test electrode S or the test electrode T containing the copper alloy, 580 after electrolysis
In the vicinity of the second, the potential of the working electrode 23 shifted from around −400 mV, which indicates oxidation dissolution of copper, to around −650 to 700 mV, which indicates oxygen generation due to electrolysis of water.

【0081】グルコースに代えて、単糖類であるガラク
トース、マンノース、ソルボース、フルクトース、二糖
類であるマルトース、スクロース、ラクトース、ラフィ
ノース、多糖類であるデンプンを用い試験電極O〜Tに
ついて特性評価を行ったところ、糖類の連続酸化を示す
結果が得られた。よって、本実施例の試験電極を用いた
糖の連続酸化を確認することができた。
The test electrodes O to T were characterized by using galactose, mannose, sorbose, fructose which is a monosaccharide, maltose, sucrose, lactose, raffinose which is a disaccharide, and starch which is a polysaccharide, instead of glucose. However, the results showing continuous oxidation of sugars were obtained. Therefore, it was possible to confirm the continuous oxidation of sugar using the test electrode of this example.

【0082】(電池特性評価)図2に示したセルを用い
て、電解液26として、3.1%KOHアルカリ水溶
液、またはフルクトースを0.5mol/l溶解した
3.1%KOHアルカリ水溶液を用い、試験電極O〜T
を負極23とし、実施例1と同じ酸素極を正極27とし
て電池セルを構成して、電池特性を評価した。
(Evaluation of Battery Characteristics) Using the cell shown in FIG. 2, a 3.1% KOH alkaline aqueous solution or a 3.1% KOH alkaline aqueous solution in which fructose was dissolved at 0.5 mol / l was used as the electrolytic solution 26. , Test electrodes OT
Was used as the negative electrode 23, and the same oxygen electrode as in Example 1 was used as the positive electrode 27 to form a battery cell, and the battery characteristics were evaluated.

【0083】室温下、電解液26を攪拌しながら1mA
の一定電流で1時間、電池セルを放電した際の電圧を
(表6)にまとめて示す。
At room temperature, stirring the electrolytic solution 26 at 1 mA.
The voltages when the battery cells are discharged at a constant current for 1 hour are summarized in (Table 6).

【0084】[0084]

【表6】 [Table 6]

【0085】(表6)に示した連続放電試験の結果から
明らかなように、本実施例の電池により、糖の酸化反応
を利用して電気エネルギーを取り出すことができた。
As is clear from the results of the continuous discharge test shown in (Table 6), the battery of this example was able to extract electric energy by utilizing the oxidation reaction of sugar.

【0086】また、フルクトースに代えて、単糖類であ
るグルコース、ガラクトース、マンノース、ソルボー
ス、二糖類であるマルトース、スクロース、ラクトー
ス、ラフィノース、多糖類であるデンプンを用いて試験
電極O〜Tについて特性評価を行ったところ、フルクト
ースの場合と同様に、電池として動作することを確認す
ることができた。
Further, instead of fructose, monosaccharides glucose, galactose, mannose, sorbose, disaccharides maltose, sucrose, lactose, raffinose, and polysaccharides starch were used to characterize test electrodes O to T. As a result, it was possible to confirm that it could operate as a battery as in the case of fructose.

【0087】(実施例4)図2に示したセルを用いて、
酸素極に代えて、マンガン乾電池に用いられている二酸
化マンガン正極(MnO2)、ニッケル水素蓄電池に用
いられているニッケル正極(NiOOH)、鉛蓄電池に
用いられている鉛正極(PbO2)、またはリチウムイ
オン電池に用いられているコバルト酸正極(LiCoO
2)を正極27として用い、実施例1の試験電極A、
G、またはHを負極23とする電池を構成した。電解液
には、マンノース(単糖類)、ラフィノース(二糖
類)、またはデンプン(多糖類)を0.1mol/l含
む、ZnCl2水溶液、KOH水溶液、H2SO4水溶
液、またはPC−EC−Gly−LiPF6を用いて、
電池特性を評価した。
(Embodiment 4) Using the cell shown in FIG.
Instead of the oxygen electrode, a manganese dioxide positive electrode (MnO 2 ) used in a manganese dry battery, a nickel positive electrode (NiOOH) used in a nickel hydrogen storage battery, a lead positive electrode (PbO 2 ) used in a lead storage battery, or Cobalt acid positive electrode (LiCoO 2) used in lithium ion batteries
2 ) as the positive electrode 27, the test electrode A of Example 1
A battery having G or H as the negative electrode 23 was constructed. The electrolytic solution contains 0.1 mol / l of mannose (monosaccharide), raffinose (disaccharide), or starch (polysaccharide), a ZnCl 2 aqueous solution, a KOH aqueous solution, an H 2 SO 4 aqueous solution, or PC-EC-Gly. -Using LiPF 6
The battery characteristics were evaluated.

【0088】(表7)、(表8)、(表9)に、1mA
の一定電流で1時間放電した際の電池電圧をまとめて示
す。なお、ここで用いたZnCl2水溶液はZnCl2
30重量%およびZnOを飽和濃度含む水溶液で、KO
H水溶液はKOHを6.2重量%含む水溶液で、H2
4水溶液はH2SO4を18重量%含む水溶液で、PC
−EC−Gly−LiPF6はプロピレンカーボネート
(PC)とエチレンカーボネート(EC)とグリセリン
(Gly)を容積比で1:1:0.5含む混合溶媒にL
iPF6を1.2mol/l溶解したものである。
(Table 7), (Table 8), (Table 9), 1 mA
The battery voltage when the battery was discharged at a constant current for 1 hour is shown together. The ZnCl 2 aqueous solution used here is an aqueous solution containing 30% by weight of ZnCl 2 and a saturated concentration of ZnO, and
In aqueous H aqueous solution containing KOH 6.2 wt%, H 2 S
The O 4 aqueous solution is an aqueous solution containing 18% by weight of H 2 SO 4 , PC
-EC-Gly-LiPF 6 was added to a mixed solvent containing propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and glycerin (Gly) in a volume ratio of 1: 1: 0.5 to obtain L.
This is a solution of iPF 6 dissolved in 1.2 mol / l.

【0089】[0089]

【表7】 [Table 7]

【0090】[0090]

【表8】 [Table 8]

【0091】[0091]

【表9】 [Table 9]

【0092】(表7)〜(表9)から明らかなように、
本発明の電池により、糖の酸化反応を利用して電気エネ
ルギーを取り出すことができた。
As is clear from (Table 7) to (Table 9),
With the battery of the present invention, electric energy could be extracted by utilizing the oxidation reaction of sugar.

【0093】[0093]

【発明の効果】本発明は、糖の分子中に存在する少なく
とも1つのC−C結合を電気化学的に開裂する酸化反応
を用いた発電方法および電池を提供する。本発明によれ
ば、糖の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーとし
て有効に利用することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a power generation method and a battery using an oxidation reaction that electrochemically cleaves at least one C—C bond existing in a sugar molecule. According to the present invention, the chemical energy of sugar can be effectively utilized directly as electric energy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施の形態における糖の電気化学的
な酸化過程を示す模式図
FIG. 1 is a schematic diagram showing an electrochemical oxidation process of sugar according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例において試験電極の作製およ
び糖酸化特性評価、並びに電池特性評価に用いたセルの
断面図
FIG. 2 is a cross-sectional view of a cell used for production of a test electrode, evaluation of sugar oxidation characteristics, and evaluation of battery characteristics in one example of the present invention.

【図3】本発明の一実施例における試験電極の電流−電
位特性図
FIG. 3 is a current-potential characteristic diagram of a test electrode in one example of the present invention.

【図4】同実施例における試験電極および酸素極の酸化
還元電流−電位特性図
FIG. 4 is a redox current-potential characteristic diagram of a test electrode and an oxygen electrode in the same example.

【図5】同実施例における試験電極の時間−電位特性図FIG. 5 is a time-potential characteristic diagram of the test electrode in the example.

【図6】同実施例における電池の電流−電圧特性図FIG. 6 is a current-voltage characteristic diagram of the battery in the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 負極 12 糖 13 錯体 21 ガラス容器 22 ゴム栓 23 作用極(負極) 24 白金対極 25 Hg/HgO標準電極 26 電解液 27 正極 11 Negative electrode 12 sugar 13 Complex 21 glass container 22 Rubber stopper 23 Working electrode (negative electrode) 24 Platinum counter electrode 25 Hg / HgO standard electrode 26 Electrolyte 27 Positive electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 6/00 - 6/22 H01M 8/00 - 8/24 H01M 12/00 - 14/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 6/00-6/22 H01M 8/00-8/24 H01M 12/00-14/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電解質を介して設けた正極および負極を
用いた発電方法であって、前記負極において、糖の分子
中に存在する少なくとも1つの炭素−炭素結合を電気化
学的に開裂する酸化反応を行うことにより、前記正極と
前記負極との間に起電力を発生させる工程を有する発電
方法であって、 前記酸化反応が、前記糖の水酸基を介した錯体形成
過程を有し、前記糖から前記錯体を介して前記負極へ
電子が移動することを特徴とする発電方法。
1. A power generation method using a positive electrode and a negative electrode provided via an electrolyte, wherein an oxidation reaction of electrochemically cleaving at least one carbon-carbon bond present in a sugar molecule in the negative electrode. by performing, a power generation method comprising the step of generating an electromotive force between the positive electrode and the negative electrode, the oxidation reaction, to form a complex through the hydroxyl groups of the sugar
From the sugar to the negative electrode through the complex.
A power generation method characterized in that electrons move .
【請求項2】 糖の水酸基と錯体を形成する成分を、負
極に配置したことを特徴とする、請求項1記載の発電方
法。
2. The power generation method according to claim 1, wherein a component forming a complex with a hydroxyl group of sugar is arranged in the negative electrode.
【請求項3】 糖の水酸基と錯体を形成する成分が、両
性水酸化物を形成可能な金属元素からなる請求項2記載
の発電方法。
3. The power generation method according to claim 2, wherein the component forming a complex with the hydroxyl group of the sugar is a metal element capable of forming an amphoteric hydroxide.
【請求項4】 前記金属元素が、Mg、Ti、V、N
i、Cu、Zn、Zr、Ag、In、Sn、Sbおよび
Pbよりなる群から選択された少なくとも1種である請
求項3記載の発電方法。
4. The metal element is Mg, Ti, V, N
The power generation method according to claim 3, wherein the power generation method is at least one selected from the group consisting of i, Cu, Zn, Zr, Ag, In, Sn, Sb, and Pb.
【請求項5】 正極、負極、前記正極と前記負極との間
に介在する電解質および前記負極に供給される糖からな
る電池であって、前記負極において、糖の分子中に存在
する少なくとも1つの炭素−炭素結合を電気化学的に開
裂する酸化反応により、前記正極と前記負極との間に起
電力を発生させる電池であって、 前記酸化反応が、前記糖の水酸基を介した錯体形成
過程を有し、前記糖から前記錯体を介して前記負極へ
電子が移動することを特徴とする電池。
5. A battery comprising a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, and sugar supplied to the negative electrode, wherein at least one of the sugar molecules present in the sugar molecule is present in the negative electrode. carbon - by the oxidation reaction electrochemically cleaved carbon bonds, wherein a battery for generating an electromotive force between the positive electrode and the negative electrode, the oxidation reaction, to form a complex through the hydroxyl groups of the sugar
From the sugar to the negative electrode through the complex.
A battery characterized by the movement of electrons .
【請求項6】 正極において、負極における糖の酸化反
応よりも貴な電位で還元反応が起こることを特徴とする
請求項5記載の電池。
6. The battery according to claim 5, wherein the reduction reaction occurs in the positive electrode at a potential nobler than the oxidation reaction of the sugar in the negative electrode.
【請求項7】 正極が、酸素を還元する酸素極であるこ
とを特徴とする請求項6記載の電池。
7. The battery according to claim 6, wherein the positive electrode is an oxygen electrode that reduces oxygen.
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