バイオアノード及びバイオカソードのスタックアセンブリ
電流を発生させるためのバイオ燃料電池デバイスであって、当該バイオ燃料電池デバイスは、燃料マニホールドを有し、該燃料マニホールドは、ある面と、当該面にあり燃料容器を規定する少なくとも一つのキャビティと、燃料流体をマニホールドへ供給し上記容器を充填するための、上記容器と流体的に接続された入口と、上記マニホールドから燃料流体を放出するための、上記容器と流体的に接続された出口と、を有する。上記デバイスは、アノードアセンブリを有し、該アノードアセンブリは、上記燃料容器において燃料流体と接触するよう配置された少なくとも一つのバイオアノードを備える。上記カソードアセンブリは、燃料流体をバイオアノードを介してカソードへ流れるように配置された少なくとも一つのカソードを備える。当該デバイスは、バイオ燃料電池デバイスからの電流の出力を制御するため、アノードアセンブリ及びカソードアセンブリに操作可能に接続されたコントローラーを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を発生させるバイオ燃料電池デバイスであって、
面と、当該面にあり燃料容器を規定する少なくとも一つのキャビティと、上記燃料容器を充填するためマニホールドへ燃料流体を注入するための入口であって上記燃料容器に流体的に接続された入口と、燃料流体を当該マニホールドから放出するための出口であって上記燃料容器に流体的に接続された出口と、を備える燃料マニホールドと、
上記燃料容器において燃料流体と接触するように配置された少なくとも１つのバイオアノードを有するアノードアセンブリと、
燃料流体が上記バイオアノードを通ってカソードに流れるように配置された少なくとも１つのカソードを有するカソードアセンブリと、
当該バイオ燃料電池デバイスからの電流のアウトプットを制御するため、上記アノードアセンブリ及び上記カソードアセンブリに操作可能に接続されたコントローラーと、を備えるバイオ燃料電池。
【請求項２】
上記マニホールドにおける少なくとも１つのキャビティが、入口ポート表面及び出口ポート表面を有し、上記出口ポート表面が上記入口ポート表面より高い位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項３】
上記面は、マニホールドの前面を含み、当該前面は、第１シリーズのキャビティを有し、第１シリーズのキャビティのそれぞれは、燃料容器を規定し、その前面は第１シリーズの一の容器から第１シリーズの次の容器に燃料流体を流すため上記キャビティをつなぐ通路を有することを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４】
上記マニホールドは、さらに、燃料容器を規定する少なくとも１つのキャビティを有する後面を備える請求項３記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項５】
上記マニホールドの後面は、第２シリーズのキャビティを有し、第２シリーズのキャビティのそれぞれは、燃料容器を規定し、その後面は第２シリーズの一の容器から第２シリーズの次の容器に燃料流体を流すため第２シリーズの上記キャビティをつなぐ通路を有することを特徴とする請求項４記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項６】
上記第１シリーズの容器から第２シリーズの容器に燃料流体を流すための通路をさらに備えることを特徴とする請求項５記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項７】
上記マニホールドは、中に複数のキャビティを有し、当該複数のキャビティのそれぞれは燃料容器を規定し、
上記アノードアセンブリは、複数のバイオアノードを有し、上記バイオアノードのそれぞれは、各燃料溶液内の燃料流体と接触するように配置され、
上記カソードアセンブリは、複数のカソードを有し、上記カソードのそれぞれは、各カソードにバイオアノードを介して燃料を流すために配置され、
さらに上記カソードアセンブリは、各燃料容器から次の燃料容器へ燃料流体を流すための少なくとも１つの通路を備えることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項８】
さらに、チェックバルブを備え、当該チェックバルブは、導管を介して一方向のみに流通を可能とする各通路に操作可能に接続されていることを特徴とする請求項７記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項９】
各アノードアセンブリは、上記少なくとも１つのバイオアノードを保持するためのアノードフレームを備え、
各カソードアセンブリは、上記少なくとも１つのバイオアノードを保持するためのカソードフレームを備え、
上記カソードフレーム及び上記アノードフレームは、マニホールドに対して一定のポジションにおいて、それぞれ少なくとも１つのバイオアノード若しくは少なくとも１つのカソードに、互いに重ね合わされて固定され、かつ上記マニホールド内の上記少なくとも１つのキャビティに固定されることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１０】
さらに、ハウジングを有し、当該ハウジングは、上記マニホールド、アノードアセンブリ及びカソードアセンブリを、上記ハウジングに対して一定のポジションに保持するための突起部を有する内表面を有することを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料デバイス。
【請求項１１】
上記マニホールドは、複数のキャビティにより形成された一体型のボディを備え、各キャビティは燃料容器を規定し、
上記アノードアセンブリは、複数のバイオアノードを備え、該バイオアノードのそれぞれは、各燃料容器において燃料流体と接触するように配置され、
上記カソードアセンブリは、複数のカソードを備え、該カソードのそれぞれは、各バイオアノードからの燃料流体のフローを受けるために配置されたことを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１２】
上記キャビティの少なくとも２つが上記ボディの対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１３】
上記キャビティの少なくとも２つが上記ボディの同じ面に形成されていることを特徴とする請求項１１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１４】
上記アノードアセンブリが、嵌め合わされるフレームパーツを有するアノードフレームを備え、
上記バイオアノードが、上記フレームパーツの間に固定されることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１５】
上記少なくとも１つのバイオアノードが、
集電体と、
ガス拡散層と、
酵素及び酵素固定化材料を含有する触媒層と、を備えることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１６】
上記カソードアセンブリが、嵌め合わされるフレームパーツを有するカソードフレームを備え、
上記カソードが、上記フレームパーツの間に固定されることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１７】
上記カソードが、
集電体と、
ガス拡散層と、
触媒と、を有することを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１８】
上記コントローラーが、
規定されたオペレーティングモードに従って燃料電池のアウトプットを制御するコントローラーと、
上記燃料電池と上記負荷との間で操作可能に接続されたスイッチ回路と、を有し、
上記スイッチ回路は、オペレーティングモードにしたがって上記燃料電池の上記負荷への接続と上記燃料電池の上記負荷からの切断とを交互に行うコントローラーに対して応答可能であることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１９】
負荷に対して電力を供給するためのバイオ燃料電池デバイスであって、
燃料電池と、
規定されたオペレーティングモードにしたがって上記燃料電池のアウトプットを制御する、上記燃料電池に操作可能に接続されたコントローラーと、
上記燃料電池と上記負荷との間に配置されたスイッチ回路と、を備え、
上記スイッチ回路は、オペレーティングモードにしたがって上記燃料電池の上記負荷への接続と上記燃料電池の上記負荷からの切断とを交互に行うコントローラーに対して応答可能であることを特徴とするバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２０】
上記燃料電池は、一連に電気的に接続された複数の燃料電池を備えることを特徴とする請求項１９記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２１】
上記オペレーティングモードが、所定の負荷サイクルにおいて、少なくとも１つの燃料電池の上記負荷への接続と少なくとも１つの他の燃料電池の上記負荷からの切断とを交互に行うことを含む請求項２０記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２２】
上記オペレーティングモードが、所定の負荷サイクルにおいて、すべての燃料電池の上記負荷からの同時切断と、すべての燃料電池の上記負荷への同時接続と、が交互に行われることを含む請求項２０記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２３】
上記オペレーティングモードが、複数の燃料電池の１つを上記負荷から切断し他の燃料電池を上記負荷に接続することを交互に行うことを特徴とする請求項２０記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２４】
さらに、補助電源回路を備え、該補助電源回路は、補助電源と燃料電池のアウトプットとを選択的に接続するためのコントローラーに応答可能であり、それにより、バイオ燃料電池デバイスにより上記負荷へ供給される電力を補完することを特徴とする請求項１９記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２５】
上記コントローラーは、上記燃料電池のアウトプットと閾値とを比較するためのコンパレーターを備え、上記補助電源回路は、上記燃料電池のアウトプットが上記閾値より低いとき、燃料電池のアウトプットに補助電源を接続するための比較に対して応答可能であることを特徴とする請求項２４記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２６】
上記補助電源が、再充電可能なバッテリーであることを特徴とする請求項２４記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２７】
上記バッテリーを再充電するため上記燃料電池のアウトプットが上記負荷から切断され上記バッテリーに接続されるような、他の所定のオペレーティングモードに従って、上記コントローラーが、上記燃料電池のアウトプットを制御するように構成されていることを特徴とする請求項２６記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２８】
負荷に対して電力を供給するバイオ燃料電池デバイスであって、
燃料電池と、
規定されたオペレーティングモードにしたがって上記燃料電池のアウトプットを制御する、上記燃料電池に操作可能に接続されたコントローラーと、
上記燃料電池と上記負荷との間に配置されたスイッチ回路と、
補助電源と燃料電池のアウトプットとを選択的に接続するためのコントローラーに応答可能であり、それにより、バイオ燃料電池デバイスにより上記負荷へ供給される電力を補完する補助電源回路と、を備えることを特徴とするバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２９】
負荷に対して電力を供給するバイオ燃料電池デバイスであって、
一連に電気的に接続された複数の燃料電池と、
規定された複数のオペレーティングモードの少なくとも１つにしたがって各燃料電池のアウトプットを制御する、上記各燃料電池に操作可能に接続されたコントローラーと、
上記燃料電池と上記負荷とを操作可能に接続するスイッチ回路と、を備え、
上記スイッチ回路は、オペレーティングモードにしたがって上記複数の燃料電池の少なくとも１つの上記負荷への選択的な接続を行うコントローラーに対して応答可能であることを特徴とするバイオ燃料電池デバイス。
【請求項３０】
バイオ燃料電池デバイスの１以上の燃料電池セルのアウトプットを電気的に調整する方法であって、
当該バイオ燃料電池デバイスは、負荷に対して電力を供給するために適用され、
当該方法は、
上記燃料電池セルと上記負荷との間でスイッチ回路を電気的に接続する工程と、
所定の複数のオペレーティングモードの少なくとも１つに従って、上記複数の燃料電池の少なくとも１つを上記負荷に選択的に接続するため上記スイッチ回路をスイッチングする工程と、を備える方法。
【請求項３１】
上記バイオ燃料電池デバイスは、バイオアノードと、カソードと、を備え、
上記バイオアノードは、
ガス拡散層と、
燃料流体と反応して当該燃料流体の酸化された形態のものを生成することができる少なくとも１つのアノード酵素であって、上記ガス拡散層に対して電子を放出可能なアノード酵素と、
上記酵素を固定化及び安定化することができる固定化材料であって上記燃料流体に対して透過性の固定化材料と、
を含むことを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３２】
上記バイオ燃料電池デバイスは、バイオアノードと、カソードと、を備え、
上記バイオアノードは、
ガス拡散層と、
電子メディエーターの酸化されたもの及び燃料流体と反応してそれぞれ上記燃料流体の酸化された形態のもの及び電子メディエーターの還元されたものを生成することができるアノード酵素と、を含み、
上記電子メディエーターの還元されたものは、ガス拡散層に対して電子を放出することができ、
酵素固定化材料が、上記燃料流体及び上記電子メディエーターに対して透過性を有することを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３３】
上記バイオ燃料電池デバイスは、バイオアノードと、カソードと、を備え、
上記バイオアノードは、
ガス拡散層と、
電子メディエーターの酸化された形態のもの及び燃料流体と反応してそれぞれ上記燃料流体の酸化された形態のもの及び電子メディエーターの還元された形態のものを生成することができるアノード酵素と、
上記燃料流体及び上記電子メディエーターに対して透過性を有する酵素固定化材料と、
上記電子伝導体に近接する電解触媒と、を含み、
上記電解触媒の酸化された形態のものが、上記電子メディエーターの還元された形態のものと反応して、上記電子メディエーターの酸化された形態のもの及び上記電解触媒の還元された形態のものを生成することができ、
上記電解触媒の還元された形態のものは、上記ガス拡散層に対して電子を放出することができることを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３４】
バイオ燃料電池デバイスは、アノードと、バイオカソードと、を備え、
上記バイオカソードは、
ガス拡散層と、
酸化剤と反応して水を生成することができる少なくとも１つのカソード酵素であって上記ガス拡散層から電子を獲得可能なカソード酵素と、
上記酵素を固定化し安定化することができる酵素固定化材料であって、上記酸化剤に対して透過性を有する酵素固定化材料と、
を含むことを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３５】
バイオ燃料電池デバイスは、アノードと、バイオカソードと、を備え、
上記バイオカソードは、
ガス拡散層と、
電子メディエーターの還元された形態のもの及び酸化剤と反応して、それぞれ電子メディエーターの酸化された形態のものと水とを生成することができる少なくとも１つのカソード酵素と、
上記ガス拡散層から電子を獲得することができるカソード酵素と、上記酵素を固定化し安定化することができる酵素固定化材料であって、上記酸化剤に対して透過性を有する酵素固定化材料と、を含み、
上記電子メディエーターの酸化された形態のものは、上記ガス拡散層から電子を獲得して上記電子メディエーターの還元された形態のものが生成されることを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３６】
バイオ燃料電池デバイスは、アノードと、バイオカソードと、を備え、
上記バイオカソードは、
ガス拡散層と、
電子メディエーターの還元された形態のもの及び酸化剤と反応して、それぞれ電子メディエーターの酸化された形態のものと水とを生成することができる少なくとも１つのカソード酵素と、
ガス拡散層から電子を獲得して、電解触媒の還元された形態のものを生成する電解触媒の酸化された形態のものと、
上記酵素を固定化し安定化することができる酵素固定化材料であって、上記酸化剤に対して透過性を有する酵素固定化材料と、を含み、
上記電解触媒の還元された形態のものは電子メディエーターの酸化された形態のものと反応して上記電子メディエーターの還元された形態のもの及び上記電解触媒の酸化された形態のものが生成され、上記電解触媒の酸化された形態のものは上記ガス拡散層から電子を獲得して上記電解触媒の還元された形態のものが生成される請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３７】
上記バイオアノード若しくはバイオカソードは、さらに集電体を有することを特徴とする請求項３１〜３６のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項３８】
上記酵素固定化材料は、電子メディエーター、電解触媒、若しくは、電子メディエーター及び電解触媒を含むことを特徴とする請求項３２、３３、及び３５〜３７のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項３９】
上記集電体は、電子を伝導し、かつガス拡散層及び触媒層にラティスサポートを与える物質を含むことを特徴とする請求項３７若しくは３８に記載のバイオ燃料電池。
【請求項４０】
上記ガス拡散層は、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンスクリーン印刷電極、カーボンブラック、カーボン粉末、カーボンファイバー、シングルウォールカーボンナノチューブ、ダブルウォールカーボンナノチューブ、マルチウォールカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブアレイ、ダイアモンドコート導電体、ガラス状カーボン、メソポーラスカーボン、グラファイト、未圧縮グラファイトウォーム、剥離された高純度鱗片状黒鉛、高性能グラファイト、カーボン粉末、ピロリティックグラファイト、多結晶グラファイト、エポキシ、ポリテトラフルオロエチレン、もしくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項３１〜３９のいずれかに記載のバイオ燃料電池。
【請求項４１】
上記ガス拡散層は、電子を伝達する高表面積を有する第１の電気伝導性材料と、上記電子伝導体を支持する第２の電気伝導性材料と、バインダーと、を含んでなり、
自立型となるよう上記電子伝導体に対して十分な強度を与えるため、上記第１電気伝導性材料に対する上記第２電気伝導性材料の質量比が、少なくとも０．５：１であることを特徴とする請求項３１〜３９のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４２】
上記アノード酵素は、アルコールデハイドロゲナーゼ、アルデヒドデハイドロゲナーゼ、蟻酸デハイドロゲナーゼ、ホルムアルデヒドデハイドロゲナーゼ、グルコースデハイドロゲナーゼ、グルコースオキシダーゼ、乳酸デハイドロゲナーゼ、ラクトースデハイドロゲナーゼ、ピルビン酸塩デハイドロゲナーゼ、リポキシゲナーゼ、ＰＱＱ依存型アルコールデヒドロゲナーゼもしくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項３１〜４１のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４３】
上記アノード酵素は、酵素に関連するＰＱＱを有するＰＱＱ依存型アルコールデヒドロゲナーゼであることを特徴とする請求項４２記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４４】
上記燃料流体は、アンモニア、メタノール、エタノール、プロパノール、イソブタノール、ブタノール、イソプロパノール、アリルアルコール、アリールアルコール、グリセロール、プロパンジオール、マンニトール、グルクロン酸塩、アルデヒド、カルボハイドレート、グルコース、グルコース-ｌ、Ｄ-グルコース、Ｌ-グルコース、グルコース-６-リン酸塩、乳酸塩、乳酸-６-リン酸塩、Ｄ-乳酸塩、Ｌ-乳酸塩、フルクトース、ガラクトース-ｌ、ガラクトース、アルドース、ソルボース、マンノース、グリセリン酸塩、コエンザイムＡ、アセチルＣｏ-Ａ、リンゴ酸塩、イソクエン酸塩、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、酢酸塩、クエン酸塩、Ｌ-グルコン酸塩、ベータ-ヒドロキシステロイド、アルファ-ヒドロキシステロイド、ラクトアルデヒド、テストステロン、グルコン酸塩、脂肪酸、脂質、ホスホグリセリン酸塩、レチナール、エストラジオール、シクロペンタノール、ヘキサデカノール、長鎖アルコール、コニフェリルアルコール、シンナミルアルコール、ギ酸塩、長鎖アルデヒド、ピルビン酸塩、ブタナール、アシル-ＣｏＡ、ステロイド、アミノ酸、フラビン、ＮＡＤＨ、ＮＡＤＨ２、ＮＡＤＰＨ、ＮＡＤＰＨ２、水素、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項４２又は４３に記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４５】
上記燃料流体は、メタノール若しくはエタノールであることを特徴とする請求項４４記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４６】
バイオアノードにおいて燃料流体を酸化し、カソード若しくはバイオカソードにおいて酸化剤を還元することを含む、請求項１〜２９、若しくは３１〜４５のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイスを用いる電気発生方法。
【請求項４７】
空気に対して透過性を有し、燃料流体に対して透過性を有さない、電気伝導性材料の第１領域と、
燃料流体及び空気に対して透過性を有する、電気伝導性材料の第２領域と、
上記燃料流体及び空気の両方に接触することができる卑金属触媒と、を備え、
電極を含む吸気性半電池が、室温、電極ポテンシャル０．４Ｖ、及び１０ｍｇ／ｃｍ２の触媒積載でオペレートした場合、少なくとも、約１６、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０ｍＡ／ｃｍ２若しくはそれ以上の電流密度を発生させることを特徴とする電極。
【請求項４８】
上記第１領域及び第２領域の透過性が、各領域の多孔性を制御することにより制御されることを特徴とする請求項４７記載の電極。
【請求項４９】
上記触媒が、上記第２領域に近接することを特徴とする請求項４７又は４８記載の電極。
【請求項５０】
上記触媒が、遷移金属、遷移金属大員環若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項４７〜４９のいずれかに記載の電極。
【請求項５１】
上記遷移金属大員環が、遷移金属フタロシアニン、遷移金属ポルフィリン、その誘導体若しくは類似体若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項５０記載の電極。
【請求項５２】
上記遷移金属大員環が、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、鉄ポルフィリン、コバルトポルフィリン、その誘導体若しくは類似体、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項５１記載の電極。
【請求項５３】
上記遷移金属大員環が、コバルト（II）１,２,３,４,８,９,１０,１１,１５,１６,１７,１８,２２,２３,２４,２５-ヘキサデカフルオロ-２９Ｈ,３１Ｈ-フタロシアニン若しくはその誘導体若しくは類似体であることを特徴とする請求項５１記載の電極。
【請求項５４】
電子伝導体と、
選択的に酸素を還元し水に変換することができる少なくとも１つの卑金属触媒と、を有し、
電極を含む吸気性半電池が、室温、電極ポテンシャル０．４Ｖ、及び１０ｍｇ／ｃｍ２の触媒積載でオペレートした場合、少なくとも、約１６、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０ｍＡ／ｃｍ２若しくはそれ以上の電流密度を発生させることを特徴とする加熱処理電極。
【請求項５５】
上記電極が、さらに、カーボンに支持されたポリアミンを含み、該電極が熱処理されて、金属元素の、ポリアミンとの相互作用を増加させたことを特徴とする請求項５４記載の電極。
【請求項５６】
上記電流密度が、少なくとも約５０ｍＡ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項５４若しくは５５記載の電極。
【請求項５７】
上記電流密度が、少なくとも約８０ｍＡ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項５４若しくは５５記載の電極。
【請求項５８】
上記電子伝導体が、少なくとも１つのカーボンベース材料を含み、該カーボンベース材料が、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンスクリーン印刷電極、カーボンブラック、カーボン粉末、カーボンファイバー、シングルウォールカーボンナノチューブ、ダブルウォールカーボンナノチューブ、マルチウォールカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブアレイ、ダイアモンドコート導電体、ガラス状カーボン、メソポーラスカーボン、グラファイト、未圧縮グラファイトウォーム、剥離された高純度鱗片状黒鉛、高性能グラファイト、高秩序ピロリティックグラファイト、ピロリティックグラファイト、多結晶グラファイト、もしくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項５４〜５７のいずれかに記載の電極。
【請求項５９】
上記卑金属触媒が、燃料流体耐性、特にアルコール耐性を有することを特徴とする請求項５４〜５８のいずれかに記載の電極。
【請求項６０】
上記卑金属触媒が、酸耐性を有することを特徴とする請求項５９記載の電極。
【請求項６１】
上記卑金属触媒が、コバルト（II）１,２,３,４,８,９,１０,１１,１５,１６,１７,１８,２２,２３,２４,２５-ヘキサデカフルオロ-２９Ｈ,３１Ｈ-フタロシアニン若しくはその誘導体若しくは類似体であることを特徴とする請求項５４〜６０のいずれかに記載の電極。
【請求項６２】
コバルト（II）１,２,３,４,８,９,１０,１１,１５,１６,１７,１８,２２,２３,２４,２５-ヘキサデカフルオロ-２９Ｈ,３１Ｈ-フタロシアニン（ＣｏＰｃＦ）と、
ポリピロールと、を有し、
上記ＣｏＰｃＦと上記ポリピロールが、熱処理されて、コバルト金属元素とピロールの窒素元素との相互作用を増加させたことを特徴とする触媒。
【請求項６３】
上記ポリピロールが、カーボンに支持されていることを特徴とする請求項６２記載の触媒。
【請求項６４】
空気に対して透過性を有し、燃料流体に対して透過性を有さない、電気伝導性材料の第１領域と、
燃料流体及び空気に対して透過性を有する、電気伝導性材料の第２領域と、
上記燃料流体及び空気の両方に接触することができる卑金属触媒と、を備えることを特徴とする電極。
【請求項６５】
（ａ）電子伝導体と、
（ｂ）酸化剤と反応して水を生成することができる少なくとも１つのカソード酵素と、
（ｃ）上記酵素を固定化し安定化することができ、酸化剤を透過することができる酵素固定化材料と、を備え、
上記電子伝導体が、機能化されたマルチウォールカーボンナノチューブ、活性化されたカーボンベース材料、若しくはこれらを組み合わせたものを含むことを特徴とするバイオカソード。
【請求項６６】
上記活性化されたカーボンベース材料が、カーボンブラックであり、該カーボンブラックは、約６００℃〜約９００℃に加熱されその後水に浸漬されたことを特徴とされる請求項６５記載のバイオカソード。
【請求項６７】
上記機能化されたマルチウォールカーボンナノチューブが少なくとも１つのヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはこれらを組み合わせたもので機能化されたことを特徴とする請求項６５記載のバイオカソード。
【請求項６８】
上記酵素が、ビリルビンオキシダーゼ、スーパーオキサイドディスムターゼ、ペロキサシダーゼ、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項６５〜６７のいずれかに記載のバイオカソード。
【請求項６９】
固定化された酵素によりコートされたコアを有する粒子であって、
上記酵素は、固定化材料に固定化され、
上記酵素は、それぞれ、（ｉ）固定化及びコーティング前の最初の活性に比して、少なくとも約０．６５，０．７，０．７５，０．８，０．８５，０．９，０．９５以上の活性を有し、（ii）化学反応を連続的に触媒する際少なくとも１、２、３、４、５、６若しくは７日間、最初の触媒活性の少なくとも約７５％を保持することを特徴とする粒子。
【請求項７０】
上記酵素は、少なくとも５,１０,１５,２０,２５,３０,４５,６０,７５,９０,１０５,１２０,１５０,１８０,２１０,２４０,２７０,３００,３３０,３６５,４００,４５０,５００,５５０,６００,６５０,７００,７３０日以上最初の触媒活性の少なくとも約７５％を保持することを特徴とする請求項６９記載の粒子。
【請求項７１】
酵素は、当該酵素と共有結合しない酵素固定化材料に固定化されることを特徴とする請求項６９若しくは７０記載の粒子。
【請求項７２】
上記コアが、不活性コアであることを特徴とする請求項６９〜７１のいずれかに記載の粒子。
【請求項７３】
上記コアが、ポリマーでないことを特徴とする請求項６９〜７２のいずれかに記載の粒子。
【請求項７４】
上記固定化された酵素が、上記コア上に層を形成することを特徴とする請求項６９〜７３のいずれかに記載の粒子。
【請求項７５】
上記層が連続的であることを特徴とする請求項７４記載の粒子。
【請求項７６】
化学変化を連続的に触媒する際、上記酵素が、少なくとも３０日間最初の触媒活性の少なくとも約７５％を保持することを特徴とする請求項６９〜７５のいずれかに記載の粒子。
【請求項７７】
上記酵素は、固定化及びコーティング前の最初の活性に比して、少なくとも約０．７，０．７５，０．８，０．８５，０．９，０．９５以上の活性を有することを特徴とする請求項６９〜７６のいずれかに記載の粒子。
【請求項７８】
固定化されたオルガネラによりコートされたコアを含む粒子であって、上記オルガネラは固定化材料に固定化されることを特徴とする粒子。
【請求項７９】
上記オルガネラは、グリオキゾーム、ペルオキゾーム、ミトコンドリア、マイトプラスト、チラコイド、葉緑体、ヒドロゲノソーム、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項７８に記載の粒子。
【請求項８０】
固定化された酵素若しくはオルガネラによりコートされた粒子を調製するプロセスであって、
酵素若しくはオルガネラを含む溶液を、少なくとも１つのコア粒子、固定化材料、及び液体溶媒を含む懸濁液と混合して、混合物を生成する工程と、
当該混合物をスプレイドライする工程と、を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項８１】
スプレイドライ工程が、エアーブラシを用いて実行され、当該混合物が表面上にスプレイドライされることを特徴とする請求項８０記載のプロセス。
【請求項８２】
上記液体媒体が、溶媒、緩衝溶液、イオン液体、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項８０若しくは８１に記載のプロセス。
【請求項８３】
上記コア粒子が、ポリマー粒子、カーボン粒子、ゼオライト粒子、金属粒子、セラミック粒子、金属酸化物粒子、反応媒体不溶性有機金属粒子、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項６９〜８２のいずれかに記載の粒子若しくはプロセス。
【請求項８４】
上記酵素が、リパーゼ、グルコースイソメラーゼ、ニトリラーゼ、グルコースオキシダーゼ、プロテアーゼ、ペプシン、アミラーゼ、菌性アミラーゼ、マルトジェニックアミラーゼ、セルラーゼ、ラクターゼ、エステラーゼ、カルボヒドラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペントサナーゼ、キシラナーゼ、プルラナーゼ、αβ-グルカナーゼ、アセトラクターゼデカルボキシラーゼ、αβ-グルコシダーゼ、グルタミナーゼ、ペニシリンアシラーゼ、クロロペルオキシダーゼ、アスパラギン酸β-デカルボキシラーゼ、シクロデキストリングリコシルトランスフェラーゼ、スブチリシン、アミノアシラーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、アミノ酸オキシダーゼ、ウレアーゼ、コレステラーゼ、デスルフィナーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、ペクチナーゼ、オキシドレダクターゼ、デキストラナーゼ、グルコシダーゼ、ガラクトシダーゼ、グルコアミラーゼ、マルターゼ、スクラーゼ、インベルターゼ、ナリンギナーゼ、ブロメライン、フィシン、パパイン、ペプシン、ペプチダーゼ、キモシン、サーモリシン、トリプシン、トリグリセリダーゼ、プレガストリックエステラーゼ、ホスファターゼ、フィターゼ、アミダーゼ、グルタミナーゼ、リゾチーム、カタラーゼ、デハイドロゲナーゼ、ペルオキシダーゼ、リアーゼ、フマラーゼ、ヒスタラーゼ、アミノトランスフェラーゼ、リガーゼ、シクラーゼ、ラセマーゼ、ムターゼ、オキシダーゼ、レダクターゼ、リグニナーゼ、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項６９〜７７及び８０〜８３のいずれかに記載の粒子又はプロセス。
【請求項８５】
上記粒子が、約２５質量％〜約９０質量％のコア及び約１０質量％〜約７５質量％のコーティングを含むことを特徴とする請求項６９〜８４のいずれかに記載の粒子又はプロセス。
【請求項８６】
上記コーティングが、約０．１質量％〜約２９質量％の酵素、約０．１質量％〜約４３質量％の酵素固定化材料、約２９質量％以下の電子メディエーターを含むことを特徴とする請求項８５記載の粒子若しくはプロセス。
【請求項８７】
上記溶液は、約０．１質量％〜約１５質量％の酵素、約８５質量％〜約９９．９質量％の溶媒を含み、上記懸濁液は、約０．１質量％〜約２８．７質量％のコア粒子、約４質量％〜約１０質量％の酵素固定化材料、及び約５０質量％〜約７５質量％の液体溶媒を含むことを特徴とする請求項８０〜８４のいずれかに記載の粒子若しくはプロセス。
【請求項８８】
電子を伝達する高表面積の第１電気伝導性材料と、上記電子伝導体を支持する第２電気伝導性材料と、バインダーと、を含むモノレイヤーを有し、
自立型となるよう上記電子伝導体に対して十分な強度を与えるため、上記第１電気伝導性材料に対する上記第２電気伝導性材料の質量比が、少なくとも０．５：１であることを特徴とする自立型電子伝導体。
【請求項８９】
上記の第１電気伝導性材料に対する第２電気伝導性材料の質量比は、少なくとも０．６、０．７、０．８、０．９若しくは１：１であることを特徴とする請求項８８記載の電子伝導体。
【請求項９０】
上記電子メディエーターが、上記第１電気伝導性材料の少なくとも一部にグラフトされていることを特徴とする請求項８８又は８９記載の電子伝導体。
【請求項９１】
さらに、上記モノレイヤーに接触して集電体を有し、上記電子伝導体が、上記集電体及び第２電気伝導性材料により与えられるもの以外に構造上のサポートが含まれないことを特徴とする請求項８８〜９０のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９２】
上記集電体が、基部エンドと先端エンドとを有し、該基部エンドと該先端エンドとは長手方向軸に沿って、その間においてある長さを規定し、上記モノレイヤーが上記集電体に接触しており、上記集電体の基部エンドから上記先端エンドへ同軸上に延びていることを特徴とする請求項９１記載の電子伝導体。
【請求項９３】
上記第２電気伝導性材料に対する上記バインダーの質量比は、少なくとも０．８、０．９若しくは１：１であることを特徴とする請求項８８〜９２のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９４】
上記第１電気伝導性材料は、カーボンブラック、上記第２電気伝導性材料は、カーボンファイバー、上記バインダーはポリビニリデンジフルオライド若しくはポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項８８〜９３のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９５】
上記モノレイヤーが、さらに請求項６９〜７７、８３、８５〜８７のいずれかに記載の粒子を含むことを特徴とする請求項８８〜９３のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９６】
上記モノレイヤーの表面に酵素層が接触し、上記酵素層が酵素固定化材料に固定化され、カーボンブラック粒子にグラフトされたナノワイヤーを含んでなるナノ構造体に接触する酵素を含むことを特徴とする請求項８８〜９４のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９７】
上記酵素固定化材料は、ミセル構造若しくは逆ミセル構造を含むことを特徴とする請求項１５、３１〜４７、６５〜８７若しくは９６のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項９８】
上記酵素固定化材料が、修飾ペルフルオロ硫酸塩-ＰＴＦＥコポリマー若しくは修飾アルギン酸塩であることを特徴とする請求項９７記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項９９】
上記酵素固定化材料が、ＮＨ４＋より大きい疎水性カチオンにより修飾されていることを特徴とする請求項９８に記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１００】
上記疎水性カチオンが、アンモニウムベースカチオン、第４級アンモニウムカチオン、アルキルトリエチルアンモニウムカチオン、有機性カチオン、ホスホニウムカチオン、トリフェニルホスホニウム、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ヘキサデシルピリジニウム、エチジウム、ビオロゲン、メチルビオロゲン、ベンジルビオロゲン、ビス（トリフェニルホスフィン）イミニウム、金属錯体、ビピリジル金属錯体、フェナントロリンベース金属錯体、［Ｒｕ（ビピリジン）３］２＋および［Ｆｅ（フェナントロリン）３］３＋を含むことを特徴とする請求項９９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０１】
上記疎水性カチオンが、テトラプロピルアンモニウム（Ｔ３Ａ）、テトラペンチルアンモニウム（Ｔ５Ａ）、テトラヘキシルアンモニウム（Ｔ６Ａ）、テトラヘプチルアンモニウム（Ｔ７Ａ）、トリメチルイコシルアンモニウム（ＴＭＩＣＡ）、トリメチルオクチルデシルアンモニウム（ＴＭＯＤＡ）、トリメチルヘキシルデシルアンモニウム（ＴＭＨＤＡ）、トリメチルテトラデシルアンモニウム（ＴＭＴＤＡ）、トリメチルオクチルアンモニウム（ＴＭＯＡ）、トリメチルドデシルアンモニウム（ＴＭＤＤＡ）、トリメチルデシルアンモニウム（ＴＭＤＡ）、トリメチルヘキシルアンモニウム（ＴＭＨＡ）、テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡ）、トリエチルヘキシルアンモニウム（ＴＥＨＡ）、及びこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項９９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０２】
上記疎水性カチオンに、化４により表される第４級アンモニウムが含まれることを特徴とする請求項９９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【化４】
ここで、式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、独立に、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビルまたは複素環であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の少なくとも１つは、水素以外のものである。
【請求項１０３】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、独立に、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルであり、上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の少なくとも１つは水素以外のものであることを特徴とする請求項１０２記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０４】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、同じであり、かつメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルであることを特徴とする請求項１０２記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０５】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のうち１つは、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、若しくはテトラデシルであり、他のものは独立してメチル、エチル、若しくはプロピルであることを特徴とする請求項１０２記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０６】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４はブチルであることを特徴とする請求項１０２記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０７】
上記固定化材料が、ミセル状疎水変性ポリサッカライドであることを特徴とする請求項１５、３１〜４７、６５〜８７若しくは９６に記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０８】
上記ポリサッカライドは、キトサンを含むことを特徴とする請求項１０７記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０９】
上記ミセル状疎水変性ポリサッカライドは、化２に対応することを特徴とする請求項１０７又は１０８記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【化２】
ｎは、整数であり、Ｒ１０は、独立して、水素、ヒドロカルビン、置換ヒドロカルビン、若しくは疎水性酸化還元メディエーターであり、Ｒ１１は独立して水素、ヒドロカルビン、置換ヒドロカルビン、若しくは疎水性酸化還元メディエーターである。
【請求項１１０】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくはアルキルであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくはアルキルであるであることを特徴とする請求項１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１１１】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくはヘキシルであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくはヘキシルであることを特徴とする請求項１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１１２】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくはオクチルであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくはオクチルであることを特徴とする１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１１３】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくはブチルであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくはブチルであることを特徴とする１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１１４】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくは疎水性酸化還元メディエーターであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくは疎水性酸化還元メディエーターであることを特徴とする１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１】
電流を発生させるバイオ燃料電池デバイスであって、
面と、当該面にあり燃料容器を規定する少なくとも一つのキャビティと、上記燃料容器を充填するためマニホールドへ燃料流体を注入するための入口であって上記燃料容器に流体的に接続された入口と、燃料流体を当該マニホールドから放出するための出口であって上記燃料容器に流体的に接続された出口と、を備える燃料マニホールドと、
上記燃料容器において燃料流体と接触するように配置された少なくとも１つのバイオアノードを有するアノードアセンブリと、
燃料流体が上記バイオアノードを通ってカソードに流れるように配置された少なくとも１つのカソードを有するカソードアセンブリと、
当該バイオ燃料電池デバイスからの電流のアウトプットを制御するため、上記アノードアセンブリ及び上記カソードアセンブリに操作可能に接続されたコントローラーと、を備えるバイオ燃料電池。
【請求項２】
上記マニホールドにおける少なくとも１つのキャビティが、入口ポート表面及び出口ポート表面を有し、上記出口ポート表面が上記入口ポート表面より高い位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項３】
上記面は、マニホールドの前面を含み、当該前面は、第１シリーズのキャビティを有し、第１シリーズのキャビティのそれぞれは、燃料容器を規定し、その前面は第１シリーズの一の容器から第１シリーズの次の容器に燃料流体を流すため上記キャビティをつなぐ通路を有することを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４】
上記マニホールドは、さらに、燃料容器を規定する少なくとも１つのキャビティを有する後面を備える請求項３記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項５】
上記マニホールドの後面は、第２シリーズのキャビティを有し、第２シリーズのキャビティのそれぞれは、燃料容器を規定し、その後面は第２シリーズの一の容器から第２シリーズの次の容器に燃料流体を流すため第２シリーズの上記キャビティをつなぐ通路を有することを特徴とする請求項４記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項６】
上記第１シリーズの容器から第２シリーズの容器に燃料流体を流すための通路をさらに備えることを特徴とする請求項５記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項７】
上記マニホールドは、中に複数のキャビティを有し、当該複数のキャビティのそれぞれは燃料容器を規定し、
上記アノードアセンブリは、複数のバイオアノードを有し、上記バイオアノードのそれぞれは、各燃料溶液内の燃料流体と接触するように配置され、
上記カソードアセンブリは、複数のカソードを有し、上記カソードのそれぞれは、各カソードにバイオアノードを介して燃料を流すために配置され、
さらに上記カソードアセンブリは、各燃料容器から次の燃料容器へ燃料流体を流すための少なくとも１つの通路を備えることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項８】
さらに、チェックバルブを備え、当該チェックバルブは、導管を介して一方向のみに流通を可能とする各通路に操作可能に接続されていることを特徴とする請求項７記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項９】
各アノードアセンブリは、上記少なくとも１つのバイオアノードを保持するためのアノードフレームを備え、
各カソードアセンブリは、上記少なくとも１つのバイオアノードを保持するためのカソードフレームを備え、
上記カソードフレーム及び上記アノードフレームは、マニホールドに対して一定のポジションにおいて、それぞれ少なくとも１つのバイオアノード若しくは少なくとも１つのカソードに、互いに重ね合わされて固定され、かつ上記マニホールド内の上記少なくとも１つのキャビティに固定されることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１０】
さらに、ハウジングを有し、当該ハウジングは、上記マニホールド、アノードアセンブリ及びカソードアセンブリを、上記ハウジングに対して一定のポジションに保持するための突起部を有する内表面を有することを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料デバイス。
【請求項１１】
上記マニホールドは、複数のキャビティにより形成された一体型のボディを備え、各キャビティは燃料容器を規定し、
上記アノードアセンブリは、複数のバイオアノードを備え、該バイオアノードのそれぞれは、各燃料容器において燃料流体と接触するように配置され、
上記カソードアセンブリは、複数のカソードを備え、該カソードのそれぞれは、各バイオアノードからの燃料流体のフローを受けるために配置されたことを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１２】
上記キャビティの少なくとも２つが上記ボディの対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１３】
上記キャビティの少なくとも２つが上記ボディの同じ面に形成されていることを特徴とする請求項１１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１４】
上記アノードアセンブリが、嵌め合わされるフレームパーツを有するアノードフレームを備え、
上記バイオアノードが、上記フレームパーツの間に固定されることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１５】
上記少なくとも１つのバイオアノードが、
集電体と、
ガス拡散層と、
酵素及び酵素固定化材料を含有する触媒層と、を備えることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１６】
上記カソードアセンブリが、嵌め合わされるフレームパーツを有するカソードフレームを備え、
上記カソードが、上記フレームパーツの間に固定されることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１７】
上記カソードが、
集電体と、
ガス拡散層と、
触媒と、を有することを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１８】
上記コントローラーが、
規定されたオペレーティングモードに従って燃料電池のアウトプットを制御するコントローラーと、
上記燃料電池と上記負荷との間で操作可能に接続されたスイッチ回路と、を有し、
上記スイッチ回路は、オペレーティングモードにしたがって上記燃料電池の上記負荷への接続と上記燃料電池の上記負荷からの切断とを交互に行うコントローラーに対して応答可能であることを特徴とする請求項１記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項１９】
負荷に対して電力を供給するためのバイオ燃料電池デバイスであって、
燃料電池と、
規定されたオペレーティングモードにしたがって上記燃料電池のアウトプットを制御する、上記燃料電池に操作可能に接続されたコントローラーと、
上記燃料電池と上記負荷との間に配置されたスイッチ回路と、を備え、
上記スイッチ回路は、オペレーティングモードにしたがって上記燃料電池の上記負荷への接続と上記燃料電池の上記負荷からの切断とを交互に行うコントローラーに対して応答可能であることを特徴とするバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２０】
上記燃料電池は、一連に電気的に接続された複数の燃料電池を備えることを特徴とする請求項１９記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２１】
上記オペレーティングモードが、所定の負荷サイクルにおいて、少なくとも１つの燃料電池の上記負荷への接続と少なくとも１つの他の燃料電池の上記負荷からの切断とを交互に行うことを含む請求項２０記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２２】
上記オペレーティングモードが、所定の負荷サイクルにおいて、すべての燃料電池の上記負荷からの同時切断と、すべての燃料電池の上記負荷への同時接続と、が交互に行われることを含む請求項２０記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２３】
上記オペレーティングモードが、複数の燃料電池の１つを上記負荷から切断し他の燃料電池を上記負荷に接続することを交互に行うことを特徴とする請求項２０記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２４】
さらに、補助電源回路を備え、該補助電源回路は、補助電源と燃料電池のアウトプットとを選択的に接続するためのコントローラーに応答可能であり、それにより、バイオ燃料電池デバイスにより上記負荷へ供給される電力を補完することを特徴とする請求項１９記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２５】
上記コントローラーは、上記燃料電池のアウトプットと閾値とを比較するためのコンパレーターを備え、上記補助電源回路は、上記燃料電池のアウトプットが上記閾値より低いとき、燃料電池のアウトプットに補助電源を接続するための比較に対して応答可能であることを特徴とする請求項２４記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２６】
上記補助電源が、再充電可能なバッテリーであることを特徴とする請求項２４記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２７】
上記バッテリーを再充電するため上記燃料電池のアウトプットが上記負荷から切断され上記バッテリーに接続されるような、他の所定のオペレーティングモードに従って、上記コントローラーが、上記燃料電池のアウトプットを制御するように構成されていることを特徴とする請求項２６記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２８】
負荷に対して電力を供給するバイオ燃料電池デバイスであって、
燃料電池と、
規定されたオペレーティングモードにしたがって上記燃料電池のアウトプットを制御する、上記燃料電池に操作可能に接続されたコントローラーと、
上記燃料電池と上記負荷との間に配置されたスイッチ回路と、
補助電源と燃料電池のアウトプットとを選択的に接続するためのコントローラーに応答可能であり、それにより、バイオ燃料電池デバイスにより上記負荷へ供給される電力を補完する補助電源回路と、を備えることを特徴とするバイオ燃料電池デバイス。
【請求項２９】
負荷に対して電力を供給するバイオ燃料電池デバイスであって、
一連に電気的に接続された複数の燃料電池と、
規定された複数のオペレーティングモードの少なくとも１つにしたがって各燃料電池のアウトプットを制御する、上記各燃料電池に操作可能に接続されたコントローラーと、
上記燃料電池と上記負荷とを操作可能に接続するスイッチ回路と、を備え、
上記スイッチ回路は、オペレーティングモードにしたがって上記複数の燃料電池の少なくとも１つの上記負荷への選択的な接続を行うコントローラーに対して応答可能であることを特徴とするバイオ燃料電池デバイス。
【請求項３０】
バイオ燃料電池デバイスの１以上の燃料電池セルのアウトプットを電気的に調整する方法であって、
当該バイオ燃料電池デバイスは、負荷に対して電力を供給するために適用され、
当該方法は、
上記燃料電池セルと上記負荷との間でスイッチ回路を電気的に接続する工程と、
所定の複数のオペレーティングモードの少なくとも１つに従って、上記複数の燃料電池の少なくとも１つを上記負荷に選択的に接続するため上記スイッチ回路をスイッチングする工程と、を備える方法。
【請求項３１】
上記バイオ燃料電池デバイスは、バイオアノードと、カソードと、を備え、
上記バイオアノードは、
ガス拡散層と、
燃料流体と反応して当該燃料流体の酸化された形態のものを生成することができる少なくとも１つのアノード酵素であって、上記ガス拡散層に対して電子を放出可能なアノード酵素と、
上記酵素を固定化及び安定化することができる固定化材料であって上記燃料流体に対して透過性の固定化材料と、
を含むことを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３２】
上記バイオ燃料電池デバイスは、バイオアノードと、カソードと、を備え、
上記バイオアノードは、
ガス拡散層と、
電子メディエーターの酸化されたもの及び燃料流体と反応してそれぞれ上記燃料流体の酸化された形態のもの及び電子メディエーターの還元されたものを生成することができるアノード酵素と、を含み、
上記電子メディエーターの還元されたものは、ガス拡散層に対して電子を放出することができ、
酵素固定化材料が、上記燃料流体及び上記電子メディエーターに対して透過性を有することを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３３】
上記バイオ燃料電池デバイスは、バイオアノードと、カソードと、を備え、
上記バイオアノードは、
ガス拡散層と、
電子メディエーターの酸化された形態のもの及び燃料流体と反応してそれぞれ上記燃料流体の酸化された形態のもの及び電子メディエーターの還元された形態のものを生成することができるアノード酵素と、
上記燃料流体及び上記電子メディエーターに対して透過性を有する酵素固定化材料と、
上記電子伝導体に近接する電解触媒と、を含み、
上記電解触媒の酸化された形態のものが、上記電子メディエーターの還元された形態のものと反応して、上記電子メディエーターの酸化された形態のもの及び上記電解触媒の還元された形態のものを生成することができ、
上記電解触媒の還元された形態のものは、上記ガス拡散層に対して電子を放出することができることを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３４】
バイオ燃料電池デバイスは、アノードと、バイオカソードと、を備え、
上記バイオカソードは、
ガス拡散層と、
酸化剤と反応して水を生成することができる少なくとも１つのカソード酵素であって上記ガス拡散層から電子を獲得可能なカソード酵素と、
上記酵素を固定化し安定化することができる酵素固定化材料であって、上記酸化剤に対して透過性を有する酵素固定化材料と、
を含むことを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３５】
バイオ燃料電池デバイスは、アノードと、バイオカソードと、を備え、
上記バイオカソードは、
ガス拡散層と、
電子メディエーターの還元された形態のもの及び酸化剤と反応して、それぞれ電子メディエーターの酸化された形態のものと水とを生成することができる少なくとも１つのカソード酵素と、
上記ガス拡散層から電子を獲得することができるカソード酵素と、上記酵素を固定化し安定化することができる酵素固定化材料であって、上記酸化剤に対して透過性を有する酵素固定化材料と、を含み、
上記電子メディエーターの酸化された形態のものは、上記ガス拡散層から電子を獲得して上記電子メディエーターの還元された形態のものが生成されることを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３６】
バイオ燃料電池デバイスは、アノードと、バイオカソードと、を備え、
上記バイオカソードは、
ガス拡散層と、
電子メディエーターの還元された形態のもの及び酸化剤と反応して、それぞれ電子メディエーターの酸化された形態のものと水とを生成することができる少なくとも１つのカソード酵素と、
ガス拡散層から電子を獲得して、電解触媒の還元された形態のものを生成する電解触媒の酸化された形態のものと、
上記酵素を固定化し安定化することができる酵素固定化材料であって、上記酸化剤に対して透過性を有する酵素固定化材料と、を含み、
上記電解触媒の還元された形態のものは電子メディエーターの酸化された形態のものと反応して上記電子メディエーターの還元された形態のもの及び上記電解触媒の酸化された形態のものが生成され、上記電解触媒の酸化された形態のものは上記ガス拡散層から電子を獲得して上記電解触媒の還元された形態のものが生成される請求項１〜３０のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス若しくは方法。
【請求項３７】
上記バイオアノード若しくはバイオカソードは、さらに集電体を有することを特徴とする請求項３１〜３６のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項３８】
上記酵素固定化材料は、電子メディエーター、電解触媒、若しくは、電子メディエーター及び電解触媒を含むことを特徴とする請求項３２、３３、及び３５〜３７のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項３９】
上記集電体は、電子を伝導し、かつガス拡散層及び触媒層にラティスサポートを与える物質を含むことを特徴とする請求項３７若しくは３８に記載のバイオ燃料電池。
【請求項４０】
上記ガス拡散層は、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンスクリーン印刷電極、カーボンブラック、カーボン粉末、カーボンファイバー、シングルウォールカーボンナノチューブ、ダブルウォールカーボンナノチューブ、マルチウォールカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブアレイ、ダイアモンドコート導電体、ガラス状カーボン、メソポーラスカーボン、グラファイト、未圧縮グラファイトウォーム、剥離された高純度鱗片状黒鉛、高性能グラファイト、カーボン粉末、ピロリティックグラファイト、多結晶グラファイト、エポキシ、ポリテトラフルオロエチレン、もしくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項３１〜３９のいずれかに記載のバイオ燃料電池。
【請求項４１】
上記ガス拡散層は、電子を伝達する高表面積を有する第１の電気伝導性材料と、上記電子伝導体を支持する第２の電気伝導性材料と、バインダーと、を含んでなり、
自立型となるよう上記電子伝導体に対して十分な強度を与えるため、上記第１電気伝導性材料に対する上記第２電気伝導性材料の質量比が、少なくとも０．５：１であることを特徴とする請求項３１〜３９のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４２】
上記アノード酵素は、アルコールデハイドロゲナーゼ、アルデヒドデハイドロゲナーゼ、蟻酸デハイドロゲナーゼ、ホルムアルデヒドデハイドロゲナーゼ、グルコースデハイドロゲナーゼ、グルコースオキシダーゼ、乳酸デハイドロゲナーゼ、ラクトースデハイドロゲナーゼ、ピルビン酸塩デハイドロゲナーゼ、リポキシゲナーゼ、ＰＱＱ依存型アルコールデヒドロゲナーゼもしくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項３１〜４１のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４３】
上記アノード酵素は、酵素に関連するＰＱＱを有するＰＱＱ依存型アルコールデヒドロゲナーゼであることを特徴とする請求項４２記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４４】
上記燃料流体は、アンモニア、メタノール、エタノール、プロパノール、イソブタノール、ブタノール、イソプロパノール、アリルアルコール、アリールアルコール、グリセロール、プロパンジオール、マンニトール、グルクロン酸塩、アルデヒド、カルボハイドレート、グルコース、グルコース-ｌ、Ｄ-グルコース、Ｌ-グルコース、グルコース-６-リン酸塩、乳酸塩、乳酸-６-リン酸塩、Ｄ-乳酸塩、Ｌ-乳酸塩、フルクトース、ガラクトース-ｌ、ガラクトース、アルドース、ソルボース、マンノース、グリセリン酸塩、コエンザイムＡ、アセチルＣｏ-Ａ、リンゴ酸塩、イソクエン酸塩、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、酢酸塩、クエン酸塩、Ｌ-グルコン酸塩、ベータ-ヒドロキシステロイド、アルファ-ヒドロキシステロイド、ラクトアルデヒド、テストステロン、グルコン酸塩、脂肪酸、脂質、ホスホグリセリン酸塩、レチナール、エストラジオール、シクロペンタノール、ヘキサデカノール、長鎖アルコール、コニフェリルアルコール、シンナミルアルコール、ギ酸塩、長鎖アルデヒド、ピルビン酸塩、ブタナール、アシル-ＣｏＡ、ステロイド、アミノ酸、フラビン、ＮＡＤＨ、ＮＡＤＨ２、ＮＡＤＰＨ、ＮＡＤＰＨ２、水素、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項４２又は４３に記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４５】
上記燃料流体は、メタノール若しくはエタノールであることを特徴とする請求項４４記載のバイオ燃料電池デバイス。
【請求項４６】
バイオアノードにおいて燃料流体を酸化し、カソード若しくはバイオカソードにおいて酸化剤を還元することを含む、請求項１〜２９、若しくは３１〜４５のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイスを用いる電気発生方法。
【請求項４７】
空気に対して透過性を有し、燃料流体に対して透過性を有さない、電気伝導性材料の第１領域と、
燃料流体及び空気に対して透過性を有する、電気伝導性材料の第２領域と、
上記燃料流体及び空気の両方に接触することができる卑金属触媒と、を備え、
電極を含む吸気性半電池が、室温、電極ポテンシャル０．４Ｖ、及び１０ｍｇ／ｃｍ２の触媒積載でオペレートした場合、少なくとも、約１６、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０ｍＡ／ｃｍ２若しくはそれ以上の電流密度を発生させることを特徴とする電極。
【請求項４８】
上記第１領域及び第２領域の透過性が、各領域の多孔性を制御することにより制御されることを特徴とする請求項４７記載の電極。
【請求項４９】
上記触媒が、上記第２領域に近接することを特徴とする請求項４７又は４８記載の電極。
【請求項５０】
上記触媒が、遷移金属、遷移金属大員環若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項４７〜４９のいずれかに記載の電極。
【請求項５１】
上記遷移金属大員環が、遷移金属フタロシアニン、遷移金属ポルフィリン、その誘導体若しくは類似体若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項５０記載の電極。
【請求項５２】
上記遷移金属大員環が、鉄フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、鉄ポルフィリン、コバルトポルフィリン、その誘導体若しくは類似体、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項５１記載の電極。
【請求項５３】
上記遷移金属大員環が、コバルト（II）１,２,３,４,８,９,１０,１１,１５,１６,１７,１８,２２,２３,２４,２５-ヘキサデカフルオロ-２９Ｈ,３１Ｈ-フタロシアニン若しくはその誘導体若しくは類似体であることを特徴とする請求項５１記載の電極。
【請求項５４】
電子伝導体と、
選択的に酸素を還元し水に変換することができる少なくとも１つの卑金属触媒と、を有し、
電極を含む吸気性半電池が、室温、電極ポテンシャル０．４Ｖ、及び１０ｍｇ／ｃｍ２の触媒積載でオペレートした場合、少なくとも、約１６、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０ｍＡ／ｃｍ２若しくはそれ以上の電流密度を発生させることを特徴とする加熱処理電極。
【請求項５５】
上記電極が、さらに、カーボンに支持されたポリアミンを含み、該電極が熱処理されて、金属元素の、ポリアミンとの相互作用を増加させたことを特徴とする請求項５４記載の電極。
【請求項５６】
上記電流密度が、少なくとも約５０ｍＡ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項５４若しくは５５記載の電極。
【請求項５７】
上記電流密度が、少なくとも約８０ｍＡ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項５４若しくは５５記載の電極。
【請求項５８】
上記電子伝導体が、少なくとも１つのカーボンベース材料を含み、該カーボンベース材料が、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンスクリーン印刷電極、カーボンブラック、カーボン粉末、カーボンファイバー、シングルウォールカーボンナノチューブ、ダブルウォールカーボンナノチューブ、マルチウォールカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブアレイ、ダイアモンドコート導電体、ガラス状カーボン、メソポーラスカーボン、グラファイト、未圧縮グラファイトウォーム、剥離された高純度鱗片状黒鉛、高性能グラファイト、高秩序ピロリティックグラファイト、ピロリティックグラファイト、多結晶グラファイト、もしくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項５４〜５７のいずれかに記載の電極。
【請求項５９】
上記卑金属触媒が、燃料流体耐性、特にアルコール耐性を有することを特徴とする請求項５４〜５８のいずれかに記載の電極。
【請求項６０】
上記卑金属触媒が、酸耐性を有することを特徴とする請求項５９記載の電極。
【請求項６１】
上記卑金属触媒が、コバルト（II）１,２,３,４,８,９,１０,１１,１５,１６,１７,１８,２２,２３,２４,２５-ヘキサデカフルオロ-２９Ｈ,３１Ｈ-フタロシアニン若しくはその誘導体若しくは類似体であることを特徴とする請求項５４〜６０のいずれかに記載の電極。
【請求項６２】
コバルト（II）１,２,３,４,８,９,１０,１１,１５,１６,１７,１８,２２,２３,２４,２５-ヘキサデカフルオロ-２９Ｈ,３１Ｈ-フタロシアニン（ＣｏＰｃＦ）と、
ポリピロールと、を有し、
上記ＣｏＰｃＦと上記ポリピロールが、熱処理されて、コバルト金属元素とピロールの窒素元素との相互作用を増加させたことを特徴とする触媒。
【請求項６３】
上記ポリピロールが、カーボンに支持されていることを特徴とする請求項６２記載の触媒。
【請求項６４】
空気に対して透過性を有し、燃料流体に対して透過性を有さない、電気伝導性材料の第１領域と、
燃料流体及び空気に対して透過性を有する、電気伝導性材料の第２領域と、
上記燃料流体及び空気の両方に接触することができる卑金属触媒と、を備えることを特徴とする電極。
【請求項６５】
（ａ）電子伝導体と、
（ｂ）酸化剤と反応して水を生成することができる少なくとも１つのカソード酵素と、
（ｃ）上記酵素を固定化し安定化することができ、酸化剤を透過することができる酵素固定化材料と、を備え、
上記電子伝導体が、機能化されたマルチウォールカーボンナノチューブ、活性化されたカーボンベース材料、若しくはこれらを組み合わせたものを含むことを特徴とするバイオカソード。
【請求項６６】
上記活性化されたカーボンベース材料が、カーボンブラックであり、該カーボンブラックは、約６００℃〜約９００℃に加熱されその後水に浸漬されたことを特徴とされる請求項６５記載のバイオカソード。
【請求項６７】
上記機能化されたマルチウォールカーボンナノチューブが少なくとも１つのヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはこれらを組み合わせたもので機能化されたことを特徴とする請求項６５記載のバイオカソード。
【請求項６８】
上記酵素が、ビリルビンオキシダーゼ、スーパーオキサイドディスムターゼ、ペロキサシダーゼ、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項６５〜６７のいずれかに記載のバイオカソード。
【請求項６９】
固定化された酵素によりコートされたコアを有する粒子であって、
上記酵素は、固定化材料に固定化され、
上記酵素は、それぞれ、（ｉ）固定化及びコーティング前の最初の活性に比して、少なくとも約０．６５，０．７，０．７５，０．８，０．８５，０．９，０．９５以上の活性を有し、（ii）化学反応を連続的に触媒する際少なくとも１、２、３、４、５、６若しくは７日間、最初の触媒活性の少なくとも約７５％を保持することを特徴とする粒子。
【請求項７０】
上記酵素は、少なくとも５,１０,１５,２０,２５,３０,４５,６０,７５,９０,１０５,１２０,１５０,１８０,２１０,２４０,２７０,３００,３３０,３６５,４００,４５０,５００,５５０,６００,６５０,７００,７３０日以上最初の触媒活性の少なくとも約７５％を保持することを特徴とする請求項６９記載の粒子。
【請求項７１】
酵素は、当該酵素と共有結合しない酵素固定化材料に固定化されることを特徴とする請求項６９若しくは７０記載の粒子。
【請求項７２】
上記コアが、不活性コアであることを特徴とする請求項６９〜７１のいずれかに記載の粒子。
【請求項７３】
上記コアが、ポリマーでないことを特徴とする請求項６９〜７２のいずれかに記載の粒子。
【請求項７４】
上記固定化された酵素が、上記コア上に層を形成することを特徴とする請求項６９〜７３のいずれかに記載の粒子。
【請求項７５】
上記層が連続的であることを特徴とする請求項７４記載の粒子。
【請求項７６】
化学変化を連続的に触媒する際、上記酵素が、少なくとも３０日間最初の触媒活性の少なくとも約７５％を保持することを特徴とする請求項６９〜７５のいずれかに記載の粒子。
【請求項７７】
上記酵素は、固定化及びコーティング前の最初の活性に比して、少なくとも約０．７，０．７５，０．８，０．８５，０．９，０．９５以上の活性を有することを特徴とする請求項６９〜７６のいずれかに記載の粒子。
【請求項７８】
固定化されたオルガネラによりコートされたコアを含む粒子であって、上記オルガネラは固定化材料に固定化されることを特徴とする粒子。
【請求項７９】
上記オルガネラは、グリオキゾーム、ペルオキゾーム、ミトコンドリア、マイトプラスト、チラコイド、葉緑体、ヒドロゲノソーム、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項７８に記載の粒子。
【請求項８０】
固定化された酵素若しくはオルガネラによりコートされた粒子を調製するプロセスであって、
酵素若しくはオルガネラを含む溶液を、少なくとも１つのコア粒子、固定化材料、及び液体溶媒を含む懸濁液と混合して、混合物を生成する工程と、
当該混合物をスプレイドライする工程と、を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項８１】
スプレイドライ工程が、エアーブラシを用いて実行され、当該混合物が表面上にスプレイドライされることを特徴とする請求項８０記載のプロセス。
【請求項８２】
上記液体媒体が、溶媒、緩衝溶液、イオン液体、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項８０若しくは８１に記載のプロセス。
【請求項８３】
上記コア粒子が、ポリマー粒子、カーボン粒子、ゼオライト粒子、金属粒子、セラミック粒子、金属酸化物粒子、反応媒体不溶性有機金属粒子、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項６９〜８２のいずれかに記載の粒子若しくはプロセス。
【請求項８４】
上記酵素が、リパーゼ、グルコースイソメラーゼ、ニトリラーゼ、グルコースオキシダーゼ、プロテアーゼ、ペプシン、アミラーゼ、菌性アミラーゼ、マルトジェニックアミラーゼ、セルラーゼ、ラクターゼ、エステラーゼ、カルボヒドラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペントサナーゼ、キシラナーゼ、プルラナーゼ、αβ-グルカナーゼ、アセトラクターゼデカルボキシラーゼ、αβ-グルコシダーゼ、グルタミナーゼ、ペニシリンアシラーゼ、クロロペルオキシダーゼ、アスパラギン酸β-デカルボキシラーゼ、シクロデキストリングリコシルトランスフェラーゼ、スブチリシン、アミノアシラーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、アミノ酸オキシダーゼ、ウレアーゼ、コレステラーゼ、デスルフィナーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、ペクチナーゼ、オキシドレダクターゼ、デキストラナーゼ、グルコシダーゼ、ガラクトシダーゼ、グルコアミラーゼ、マルターゼ、スクラーゼ、インベルターゼ、ナリンギナーゼ、ブロメライン、フィシン、パパイン、ペプシン、ペプチダーゼ、キモシン、サーモリシン、トリプシン、トリグリセリダーゼ、プレガストリックエステラーゼ、ホスファターゼ、フィターゼ、アミダーゼ、グルタミナーゼ、リゾチーム、カタラーゼ、デハイドロゲナーゼ、ペルオキシダーゼ、リアーゼ、フマラーゼ、ヒスタラーゼ、アミノトランスフェラーゼ、リガーゼ、シクラーゼ、ラセマーゼ、ムターゼ、オキシダーゼ、レダクターゼ、リグニナーゼ、若しくはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項６９〜７７及び８０〜８３のいずれかに記載の粒子又はプロセス。
【請求項８５】
上記粒子が、約２５質量％〜約９０質量％のコア及び約１０質量％〜約７５質量％のコーティングを含むことを特徴とする請求項６９〜８４のいずれかに記載の粒子又はプロセス。
【請求項８６】
上記コーティングが、約０．１質量％〜約２９質量％の酵素、約０．１質量％〜約４３質量％の酵素固定化材料、約２９質量％以下の電子メディエーターを含むことを特徴とする請求項８５記載の粒子若しくはプロセス。
【請求項８７】
上記溶液は、約０．１質量％〜約１５質量％の酵素、約８５質量％〜約９９．９質量％の溶媒を含み、上記懸濁液は、約０．１質量％〜約２８．７質量％のコア粒子、約４質量％〜約１０質量％の酵素固定化材料、及び約５０質量％〜約７５質量％の液体溶媒を含むことを特徴とする請求項８０〜８４のいずれかに記載の粒子若しくはプロセス。
【請求項８８】
電子を伝達する高表面積の第１電気伝導性材料と、上記電子伝導体を支持する第２電気伝導性材料と、バインダーと、を含むモノレイヤーを有し、
自立型となるよう上記電子伝導体に対して十分な強度を与えるため、上記第１電気伝導性材料に対する上記第２電気伝導性材料の質量比が、少なくとも０．５：１であることを特徴とする自立型電子伝導体。
【請求項８９】
上記の第１電気伝導性材料に対する第２電気伝導性材料の質量比は、少なくとも０．６、０．７、０．８、０．９若しくは１：１であることを特徴とする請求項８８記載の電子伝導体。
【請求項９０】
上記電子メディエーターが、上記第１電気伝導性材料の少なくとも一部にグラフトされていることを特徴とする請求項８８又は８９記載の電子伝導体。
【請求項９１】
さらに、上記モノレイヤーに接触して集電体を有し、上記電子伝導体が、上記集電体及び第２電気伝導性材料により与えられるもの以外に構造上のサポートが含まれないことを特徴とする請求項８８〜９０のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９２】
上記集電体が、基部エンドと先端エンドとを有し、該基部エンドと該先端エンドとは長手方向軸に沿って、その間においてある長さを規定し、上記モノレイヤーが上記集電体に接触しており、上記集電体の基部エンドから上記先端エンドへ同軸上に延びていることを特徴とする請求項９１記載の電子伝導体。
【請求項９３】
上記第２電気伝導性材料に対する上記バインダーの質量比は、少なくとも０．８、０．９若しくは１：１であることを特徴とする請求項８８〜９２のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９４】
上記第１電気伝導性材料は、カーボンブラック、上記第２電気伝導性材料は、カーボンファイバー、上記バインダーはポリビニリデンジフルオライド若しくはポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項８８〜９３のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９５】
上記モノレイヤーが、さらに請求項６９〜７７、８３、８５〜８７のいずれかに記載の粒子を含むことを特徴とする請求項８８〜９３のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９６】
上記モノレイヤーの表面に酵素層が接触し、上記酵素層が酵素固定化材料に固定化され、カーボンブラック粒子にグラフトされたナノワイヤーを含んでなるナノ構造体に接触する酵素を含むことを特徴とする請求項８８〜９４のいずれかに記載の電子伝導体。
【請求項９７】
上記酵素固定化材料は、ミセル構造若しくは逆ミセル構造を含むことを特徴とする請求項１５、３１〜４７、６５〜８７若しくは９６のいずれかに記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項９８】
上記酵素固定化材料が、修飾ペルフルオロ硫酸塩-ＰＴＦＥコポリマー若しくは修飾アルギン酸塩であることを特徴とする請求項９７記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項９９】
上記酵素固定化材料が、ＮＨ４＋より大きい疎水性カチオンにより修飾されていることを特徴とする請求項９８に記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１００】
上記疎水性カチオンが、アンモニウムベースカチオン、第４級アンモニウムカチオン、アルキルトリエチルアンモニウムカチオン、有機性カチオン、ホスホニウムカチオン、トリフェニルホスホニウム、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ヘキサデシルピリジニウム、エチジウム、ビオロゲン、メチルビオロゲン、ベンジルビオロゲン、ビス（トリフェニルホスフィン）イミニウム、金属錯体、ビピリジル金属錯体、フェナントロリンベース金属錯体、［Ｒｕ（ビピリジン）３］２＋および［Ｆｅ（フェナントロリン）３］３＋を含むことを特徴とする請求項９９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０１】
上記疎水性カチオンが、テトラプロピルアンモニウム（Ｔ３Ａ）、テトラペンチルアンモニウム（Ｔ５Ａ）、テトラヘキシルアンモニウム（Ｔ６Ａ）、テトラヘプチルアンモニウム（Ｔ７Ａ）、トリメチルイコシルアンモニウム（ＴＭＩＣＡ）、トリメチルオクチルデシルアンモニウム（ＴＭＯＤＡ）、トリメチルヘキシルデシルアンモニウム（ＴＭＨＤＡ）、トリメチルテトラデシルアンモニウム（ＴＭＴＤＡ）、トリメチルオクチルアンモニウム（ＴＭＯＡ）、トリメチルドデシルアンモニウム（ＴＭＤＤＡ）、トリメチルデシルアンモニウム（ＴＭＤＡ）、トリメチルヘキシルアンモニウム（ＴＭＨＡ）、テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡ）、トリエチルヘキシルアンモニウム（ＴＥＨＡ）、及びこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項９９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０２】
上記疎水性カチオンに、化４により表される第４級アンモニウムが含まれることを特徴とする請求項９９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【化４】
ここで、式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、独立に、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビルまたは複素環であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の少なくとも１つは、水素以外のものである。
【請求項１０３】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、独立に、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルであり、上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の少なくとも１つは水素以外のものであることを特徴とする請求項１０２記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０４】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、同じであり、かつメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルであることを特徴とする請求項１０２記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０５】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のうち１つは、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、若しくはテトラデシルであり、他のものは独立してメチル、エチル、若しくはプロピルであることを特徴とする請求項１０２記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０６】
上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４はブチルであることを特徴とする請求項１０２記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０７】
上記固定化材料が、ミセル状疎水変性ポリサッカライドであることを特徴とする請求項１５、３１〜４７、６５〜８７若しくは９６に記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０８】
上記ポリサッカライドは、キトサンを含むことを特徴とする請求項１０７記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１０９】
上記ミセル状疎水変性ポリサッカライドは、化２に対応することを特徴とする請求項１０７又は１０８記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【化２】
ｎは、整数であり、Ｒ１０は、独立して、水素、ヒドロカルビン、置換ヒドロカルビン、若しくは疎水性酸化還元メディエーターであり、Ｒ１１は独立して水素、ヒドロカルビン、置換ヒドロカルビン、若しくは疎水性酸化還元メディエーターである。
【請求項１１０】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくはアルキルであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくはアルキルであるであることを特徴とする請求項１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１１１】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくはヘキシルであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくはヘキシルであることを特徴とする請求項１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１１２】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくはオクチルであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくはオクチルであることを特徴とする１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１１３】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくはブチルであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくはブチルであることを特徴とする１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【請求項１１４】
上記Ｒ１０は独立して水素若しくは疎水性酸化還元メディエーターであり、上記Ｒ１１は独立して水素若しくは疎水性酸化還元メディエーターであることを特徴とする１０９記載のバイオ燃料電池デバイス、方法、バイオカソード、粒子、電子伝導体、若しくはプロセス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９Ａ】
【図２９Ｂ】
【図３０Ａ】
【図３０Ｂ】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７Ａ】
【図６７Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９Ａ】
【図２９Ｂ】
【図３０Ａ】
【図３０Ｂ】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７Ａ】
【図６７Ｂ】
【公表番号】特表２０１０−５１６０１７（Ｐ２０１０−５１６０１７Ａ）
【公表日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３６４５３（Ｐ２００９−５３６４５３）
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０８３８４７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５８１６５
【国際公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０９１２７６３１）アケルミン・インコーポレイテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】ＡＫＥＲＭＩＮ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０８３８４７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５８１６５
【国際公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０９１２７６３１）アケルミン・インコーポレイテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】ＡＫＥＲＭＩＮ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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