微生物燃料电池系统技术方案

微生物燃料电池系统(100)包括具有电解液(2)的供给口(61)以及排出口(62)的给排室(6)。另外，还具备一个或者二个以上的发电盒(10)，其具有微生物燃料电池(1)，而且设置于给排室的内部，其中，所述微生物燃料电池(1)具有：正极(4)，其包括与气相接触的第一憎水层(41)和重叠在第一憎水层上的气体扩散层(42)；以及负极(3)，其保持着厌氧性微生物。再者，还具备一个或者二个以上的净化盒(20)，其具有与气相接触的第二憎水层(11)，而且设置于给排室的内部。而且在给排室中，发电盒设置于电解液从供给口向排出口流动时的上游侧，净化盒设置于比发电盒更靠下游侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微生物燃料电池系统
本专利技术涉及一种微生物燃料电池系统。详细地说，本专利技术涉及一种使有机物的处理性能得以提高的微生物燃料电池系统。
技术介绍
微生物燃料电池是通过微生物的催化作用(代谢反应、生物化学的转换)而将废水中含有的有机物的化学能转换为电能、并使该有机物发生氧化分解的装置。也就是说，微生物燃料电池通过微生物的作用而从有机物直接生产电能。因此，微生物燃料电池与利用从有机物向生物气的转换步骤的以前的能量回收系统相比，可以期待能量回收效率的提高。另外，微生物燃料电池不仅可以作为发电、而且也可以作为废水处理、有机性废弃物处理、有机性废弃物处理的附属设备等加以利用。微生物燃料电池例如具有保持微生物的负极、和与氧化性物质接触的正极。而且作为这样的微生物燃料电池，近年来，使用气体扩散电极作为正极的微生物燃料电池引人注目(例如专利文献1)。该气体扩散电极由于为多孔质，因而例如大气等气相中的氧向正极供给。也就是说，在负极生成的氢离子以及电子可以在正极与气相中的氧反应。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-102953号公报
技术实现思路
正如专利文献1那样，因为由气体扩散电极构成的正极为多孔质，所以在正极的电化学反应的效率非常高。然而，由于负极的电化学反应有微生物的参与，因而在负极上，有机物的处理速度较慢，从而有机物的氧化处理往往并不充分。因此，要求能够更有效地进行有机物处理的微生物燃料电池。另外，气体扩散电极由于要求气体扩散性、憎水性以及导电性，因而使用高成本的材料。因此，从实业化的角度考虑，要求进一步的低成本化。本专利技术是鉴于这样的现有技术所具有的课题而完成的。而且本专利技术的目的在于：提供一种可以有效地进行有机物的氧化处理、进而能够削减成本的微生物燃料电池系统。为了解决上述的课题，本专利技术的实施方式的微生物燃料电池系统包括具有电解液的供给口以及排出口的给排室(supplyanddischargechamber)。另外，微生物燃料电池系统具备一个或者二个以上的发电盒(cassette)，该发电盒具有微生物燃料电池，而且设置于给排室的内部，其中，所述微生物燃料电池具有：正极，其包括与气相接触的第一憎水层和重叠在第一憎水层上的气体扩散层；以及负极，其保持着厌氧性微生物。再者，微生物燃料电池系统具备一个或者二个以上的净化盒，该净化盒具有与气相接触的第二憎水层，而且设置于给排室的内部。而且在给排室中，发电盒设置于电解液从供给口向排出口流动时的上游侧，净化盒设置于比发电盒更靠下游侧。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的微生物燃料电池的剖视图。图2是表示本专利技术的实施方式的微生物燃料电池系统的侧视图。图3是表示本专利技术的实施方式的微生物燃料电池系统的俯视图。具体实施方式下面就本实施方式的微生物燃料电池系统进行详细的说明。此外，为便于说明，附图的尺寸比例有所夸大，往往与实际的比例不同。本实施方式的微生物燃料电池系统100如图2所示，具备多个微生物燃料电池1。而且微生物燃料电池1具有负极3、正极4以及隔膜5。微生物燃料电池1被配置为：负极3与隔膜5的一个面5a接触，正极4与隔膜5的面5a的相反侧的面5b接触。而且正极4的气体扩散层42与隔膜5接触，并且如后所述，第一憎水层41在作为气相的空间7侧露出。而且如图1所示，两个微生物燃料电池1被配置为第一憎水层41相互对置。也就是说，在两个微生物燃料电池1中，一个微生物燃料电池1的第一憎水层41和另一个微生物燃料电池1的第一憎水层41隔开间隔而对置。再者，为了隔开并保持两个微生物燃料电池1，在微生物燃料电池1的下部具有保持架8。由此，作为气相的空间7介于该两个第一憎水层41之间。微生物燃料电池系统100被构成为：该空间7向外界空气开放，或者例如通过泵而从外部向该空间7供给空气。负极3为薄板状，其材质例如优选为碳以及铂之中的至少任一种。而且在负极3上保持着厌氧性微生物。具体地说，负极3具有第一面、和该第一面的相反侧的第二面，第一面隔着隔膜5而与正极4相对置，在第二面上保持着厌氧性微生物。而且通过使含有厌氧性微生物的生物膜重叠在负极3的第二面上并加以固定，在负极3上便保持着厌氧性微生物。此外，所谓生物膜，通常是指包含微生物群落、和微生物群落所生产的胞外聚合物(extracellularpolymericsubstance、EPS)的三维结构体。不过，厌氧性微生物也可以不通过生物膜而保持在负极3上。保持在负极3上的厌氧性微生物例如优选为具有胞外电子转移机制的产电菌。具体地说，作为厌氧性微生物，例如可以列举出地杆菌(Geobacter)属细菌、希瓦氏菌(Shewanella)属细菌、气单胞菌(Aeromonas)属细菌、地发菌(Geothrix)属细菌、酵母菌(Saccharomyces)属细菌。隔膜5只要能够使氢离子在负极3和正极4之间移动，其构成和材料就没有特别的限定。隔膜5例如可以使用阳离子交换膜以及阴离子交换膜等质子传导性膜。另外，隔膜5也可以使用无纺布、玻璃纤维膜以及滤纸等在膜的内部存在连续的空间、且氢离子可以从负极3向正极4移动的材料。隔膜5例如优选为离子交换膜或者固体电解质膜。作为隔膜5的例子，可以列举出Nafion(DuPont株式会社生产，注册商标)、Filemion(旭硝子株式会社生产，注册商标)等具有质子传导性的氟树脂系离子交换膜。正极4与负极3同样为薄板状，由具有第一憎水层41、和以接触的方式重叠在第一憎水层41上的气体扩散层42的气体扩散电极构成。通过使用这样的气体扩散电极，便能够容易地供给气相中的氧。再者，与向正极供给例如溶解于水中的溶解氧的情况相比，具有如下的优点：在向正极4供给溶解氧的情况下，存在的问题是废水等被处理液中含有的有机性物质的氧化和发电的进程受到溶解氧的扩散速度的控制。与此相对照，气相中的氧的扩散速度比溶解氧的扩散速度大很多，因而可以高效地进行有机性物质的氧化和发电。因此，可以提高燃料电池的输出功率。第一憎水层41为同时具有憎水性和气体透过性的层。第一憎水层41被构成为：一边将微生物燃料电池1的电化学体系中的气相和液相良好地分离，一边允许气体从气相向液相的移动。也就是说，第一憎水层41被构成为：使空间7中的气相中的氧透过而向气体扩散层42移动。这样的第一憎水层41优选为多孔质。在此情况下，第一憎水层41可以具有较高的气体透过性。气体扩散层42例如优选具有多孔质的导电性材料、和担载于该导电性材料上的催化剂。此外，气体扩散层42也可以由多孔质且具有导电性的催化剂构成。如上所述，在本实施方式中，正极4的第一憎水层41设置于空间7侧。而且第一憎水层41的与气体扩散层42相反一侧的面在给排室6外部的气相中露出。由此，气相中的氧可以通过第一憎水层41而向气体扩散层42供给。另外，正极4的气体扩散层42以隔着隔膜5而与负极3相对置的方式与隔膜5接触。此外，在正极4和隔膜5之间也可以空出间隔，而且在负极3和隔膜5之间也可以空出间隔。在微生物燃料电池1中，如后所述，通过供给电解液2，而且例如将负极3和正极4与外部电路连接，微生物燃料电池1便处于闭路状态。然后，在负极3上，通过厌氧性微生物的代谢而使电解液2中的有机物分解，从而产生电子、质子以及二氧化碳。这里产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微生物燃料电池系统，其具备：给排室，其具有电解液的供给口以及排出口；一个或者二个以上的发电盒，其具有微生物燃料电池，而且设置于所述给排室的内部，其中，所述微生物燃料电池具有：正极，其包括与气相接触的第一憎水层和重叠在所述第一憎水层上的气体扩散层；和负极，其保持着厌氧性微生物；以及一个或者二个以上的净化盒，其具有与所述气相接触的第二憎水层，而且设置于所述给排室的内部；其中，在所述给排室中，所述发电盒设置于所述电解液从所述供给口向所述排出口流动时的上游侧，所述净化盒设置于比所述发电盒更靠下游侧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.15 JP 2015-0059921.一种微生物燃料电池系统，其具备：给排室，其具有电解液的供给口以及排出口；一个或者二个以上的发电盒，其具有微生物燃料电池，而且设置于所述给排室的内部，其中，所述微生物燃料电池具有：正极，其包括与气相接触的第一憎水层和重叠在所述第一憎水层上的气体扩散层；和负极，其保持着厌氧性微生物；以及一个或者二个以上的净化盒，其具有与所述气相接触的第二憎水层，而且设置于所述给排室的内部；其中，在所述给排室中，所述发电盒设置于所述电解液从所述供给口向所述排出口流动时的上游侧，所述净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木雄也，碓冰宏明，北出祐基，吉川直毅，釜井亮，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP