微生物燃料电池、及微生物燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供一种无需用于供给燃料的泵等，且能使燃料极旁边保持低氧状态，稳定地发电的微生物燃料电池。微生物燃料电池(1A)具有：壳体(2)，其形成与外部环境隔绝的密闭空间；及离子传导层(5)，其将密闭空间分割为配置微生物含有物质(10)的燃料室(3)与含有氧的空气室(4)。在壳体(2)的至少一部分，形成有使外部环境与燃料室(3)连通的开口部(6)，且设有能使开口部(6)开闭的开闭部(7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微生物燃料电池、及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、及包含微生物燃料电池的系统。
技术介绍
以往，已知有运用厌氧性产电菌的活动的微生物燃料电池。微生物燃料电池以负极侧回收在产电菌分解有机物的过程中产生的电子，该电子从所述负极经过外部电路向正极移动，使在所述产电菌分解有机物的过程中同时产生的H+离子(质子)向正极侧移动，在正极侧，质子与氧及电子反应，由此发电。作为此种微生物燃料电池，例如，专利文献1中，公开了如下构成的微生物燃料电池，即，在盒体内设有阳极及空气阴极，使燃料溶液连续地流入所述盒体内。此外，专利文献2中公开了如下构成的微生物燃料电池，即，在盒体内设有多个筒状的正极材，利用离子传导性膜覆盖各个正极材，将负极材填充于盒体内以使由被该离子传导性膜覆盖的筒状的正极材构成的多个筒状体之间填埋，燃料溶液通入该负极材。现有技术文献[专利文献][专利文献1]日本专利公报“特开2015-95274号公报(2015年5月18日公开)”[专利文献2]日本专利公报“特开2011-65875号公报(2011年3月31日公开)”[专利文献3]日本专利公报“特开2013-84541号公报(2013年5月9日公开)”[专利文献4]日本专利公报“特开2015-210968号公报(2015年11月24日公开)”
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题然而，专利文献1、2所公开的技术中，需要连续供给燃料溶液，且需要用于输送燃料溶液的泵机构。因此，存在要使用能量来驱动泵的问题，而且也有使用条件受限的缺陷。此外，在运用厌氧性产电菌的负极(燃料极)旁边，须保持低氧浓度。因此，当连续供给燃料溶液时，须将处于低氧浓度状态的燃料溶液连续地供给到燃料极旁边。因此，还需准备处于低氧浓度的状态的燃料溶液的工序。另一方面，还已知有不恒定地供给燃料溶液的微生物燃料电池。此种微生物燃料电池中，可无需泵机构，但长期而言燃料会枯竭，从而停止发电。鉴于所述的现有问题，本专利技术的目的在于提供一种无需用于供给燃料的泵等，且能使燃料极旁边保持低氧状态，稳定地发电的微生物燃料电池。解决问题的手段。为了解决所述问题，本专利技术的一个方式中的微生物燃料电池具有：壳体，其形成与外部环境隔绝的密闭空间；质子传导性的电解质层，其将所述密闭空间分割为配置着含有产电菌、需氧性细菌及燃料物质的微生物含有物质的燃料室、及含有氧的空气室；负极，其配置在所述燃料室内，接受因所述产电菌分解所述燃料物质中的有机物而产生的电子；及正极，其与所述电解质层相接而配置在所述空气室内，向氧提供电子；该微生物燃料电池的特征在于：在所述壳体的至少一部分，形成有使所述外部环境与燃料室连通的开口部，且具有能使所述开口部开闭的开闭部。专利技术效果根据本专利技术的一个方式，具有可提供无需用于供给燃料的泵等且能使燃料极旁边保持低氧状态、稳定地发电的微生物燃料电池效果。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式一中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图2是表示所述微生物燃料电池的开闭部的示例性结构的侧面剖视图。图3是示意性表示所述微生物燃料电池的开闭部的开闭状态、燃料投入时序、及从所述微生物燃料电池向负载供电的动作时序的时序图。图4是示意性表示所述微生物燃料电池的阳极电极周边的各种细菌的代谢的图。图5是表示本专利技术的实施方式二中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图6是表示本专利技术的实施方式三中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图7是表示本专利技术的实施方式四中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图8是表示本专利技术的实施方式五中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图9是表示本专利技术的实施方式六中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图10是表示本专利技术的实施方式七中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图11是表示本专利技术的实施方式八中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图12是表示本专利技术的实施方式九中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图13是表示本专利技术的实施方式十中的微生物燃料电池系统的大致结构的侧面剖视图。图14是表示本专利技术的实施方式十一中的微生物燃料电池系统的大致结构的侧面剖视图。图15是表示本专利技术的实施方式十二中的微生物燃料电池的大致结构的侧面剖视图。图16是示意性表示本专利技术的实施方式十二中的微生物燃料电池系统的图。图17是示意性表示所述微生物燃料电池系统中的各微生物燃料电池的动作时序下的输出电压的变化的曲线图。图18是表示所述微生物燃料电池系统中的各微生物燃料电池的动作时序下的输出电压的变化的另一例的曲线图。图19是示意性表示本专利技术的实施方式十三中的微生物燃料电池系统的图。图20是表示所述微生物燃料电池系统的微生物燃料电池单元的示例性结构的图。图21是示意性表示本专利技术的实施方式十四中的微生物燃料电池系统的图。图22是表示本专利技术的实施方式十五中的微生物燃料电池系统的大致结构的侧面剖视图。图23是示意性表示本专利技术的实施方式十六中的微生物燃料电池系统的图。图24是示意性表示所述微生物燃料电池系统的另一例的图。图25是表示所述微生物燃料电池系统的大致结构的侧面剖视图。图26是示意性表示所述微生物燃料电池系统处于发电模式时的微生物燃料电池及太阳电池的动作时序下的输出电压的变化的曲线图。具体实施方式本说明书中，为了便于说明，在附图中，将纸面的上下方向作为重力方向，以下的说明中，“上”是指重力方向上的上方，“横”是指相对于重力而言的水平方向。[实施方式一]如下所述，根据图1至图4说明本专利技术的一实施方式。将根据图1说明本实施方式的微生物燃料电池1A。图1是表示本实施方式一中的微生物燃料电池1A的大致结构的侧面剖视图。如图1所示，本实施方式的微生物燃料电池1A具有：壳体2；离子传导层(电解质层)5，其将壳体2的内部空间分割为燃料室3及空气室4；微生物含有物质10及阳极电极20，其配置于燃料室3内；及阴极电极30，其配置于空气室4。在壳体2上端的壁面设有开口部6，在该开口部6设有开闭部7。所述离子传导层5、阳极电极20、及阴极电极30分别大致水平地跨及壳体2的相向的两个壁面之间而设。此外，微生物燃料电池1A具有电连接于阳极电极20的阳极布线21、及电连接于阴极电极30的阴极布线31，该阳极布线21及阴极布线31分别贯通于壳体2而引出到外部。在壳体2的内部，从下方起依序设有所述空气室4、阴极电极30、离子传导层5、燃料室3、及开口部6，在燃料室3的大致中央设有阳极电极20。所述阴极电极30与离子传导层5相互密接地设置。另外，关于所述壳体2的内部的配置，只要在阳极电极20与阴极电极30之间存在离子传导层5，则无特别限制。例如，阳极电极20与离子传导层5也可相互接触。此外，微生物燃料电池1A可构成为，从上方起依序设有空气室4、阴极电极30、离子传导层5、及阳极电极20，或者，也可构成为例如从左向右依序设有所述部件。大致而言，微生物燃料电池1A为如下电池。在所述燃料室3内，配置有含有产电菌11及燃料物质12的微生物含有物质10，该微生物含有物质10与阳极电极20相互接触。产电菌11可向阳极电极20提供电子。此外，空气室4至少含有氧，阴极电极30暴露在该空气室4中的空气中。此外，离子传导层5为具有能使质子从阳极电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物燃料电池，其具有：壳体，其形成与外部环境隔绝的密闭空间；质子传导性的电解质层，其将所述密闭空间分割为配置着含有产电菌、需氧性细菌及燃料物质的微生物含有物质的燃料室、及含有氧的空气室；负极，其配置在所述燃料室内，接受因所述产电菌分解所述燃料物质中的有机物而产生的电子；及正极，其与所述电解质层相接而配置在所述空气室内，并向氧提供电子，其特征在于：在所述壳体的至少一部分，形成有使所述外部环境与燃料室连通的开口部，且具有能使所述开口部打开关闭的开闭部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.29 JP 2016-0667111.一种微生物燃料电池，其具有：壳体，其形成与外部环境隔绝的密闭空间；质子传导性的电解质层，其将所述密闭空间分割为配置着含有产电菌、需氧性细菌及燃料物质的微生物含有物质的燃料室、及含有氧的空气室；负极，其配置在所述燃料室内，接受因所述产电菌分解所述燃料物质中的有机物而产生的电子；及正极，其与所述电解质层相接而配置在所述空气室内，并向氧提供电子，其特征在于：在所述壳体的至少一部分，形成有使所述外部环境与燃料室连通的开口部，且具有能使所述开口部打开关闭的开闭部。2.根据权利要求1所述的微生物燃料电池，其特征在于：发电时，利用所述开闭部使所述开口部成为闭状态。3.根据权利要求1或2所述的微生物燃料电池，其特征在于：所述微生物含有物质中还含有厌氧性细菌，所述厌氧性细菌为在代谢中消耗氧或生成氧以外的气体的细菌。4.根据权利要求3所述的微生物燃料电池，其特征在于：所述厌氧性细菌是产甲烷菌。5.根据权利要求1至4中任一项所述的微生物燃料电池，其特征在于：具有择时地向所述燃料室释放补充燃料物质的燃料择时释放机构、及择时地向所述空气室释放氧的氧择时释放机构中的至少任一者。6.根据权利要求1至5中任一项所述的微生物燃料电池，其特征在于：所述壳体是由具有第一开放部的第一壳体及具有第二开放部的第二壳体构成，并且，将所述第二壳体从第二开放部侧插入至所述第一壳体的第一开放部，所述第一壳体及第二壳体各自的内部具有空间，并且各自除了所述第一开放部及第二开放部以外内部空间与外部环境隔绝，所述第一壳体的内部空间成为所述燃料室，在所述第二壳体的内部，从所述第二开放部侧起依序具有所述负极、电解质层、正极及空气室，在所述第一开放部，所述第一壳体与第二壳体之间的空间成为所述开口部，所述开闭部突出于所述第二壳体的外周表面而设置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的微生物燃料电池，其特征在于：在形成所述空气室的壁面的至少一部分，设有使所述空气室与所述空气室的外部环境连通的进气口。8.根据权利要求7所述的微生物燃料电池，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：都甲真，志摩秀和，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP