CN101897069A

CN101897069A - 微生物发电装置

Info

Publication number: CN101897069A
Application number: CN2008801209318A
Authority: CN
Inventors: 深瀬哲朗; 织田信博
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: US8828567B2; JP5458489B2; JP2009152091A; KR20100095553A; KR101560425B1; WO2009081730A1; US20100330397A1; CN101897069B

Abstract

本发明提供微生物发电装置。用具有透水性的块状多孔体(例如厚度约3～20mm的石墨片)构成保持微生物的第一导电性填充料(21)。第一导电性填充料(21)在阳极室(11)内形成为与阳极室(11)内部形状大致相同的形状，存在于整个阳极室(11)内。由此，通过防止包含电子供给体的供给到阳极室(11)的原液发生短传，并使原液通过多孔性的第一导电性填充料(21)而被供给至微生物，微生物能够在整个阳极室(11)内增殖。此外，优选用间隔物(18)那样的部件，使隔开阳极室(11)和阴极室(12)的非导电膜(15)、与配置在阴极室(12)中的第二导电性填充料(22)相互紧贴在一起。同样也使第一导电性填充料(21)和非导电膜(15)紧贴在一起。

Description

微生物发电装置

技术领域

本发明涉及利用微生物的代谢反应的发电装置。本发明特别涉及将使微生物氧化分解有机物时得到的还原能力(還元力：reducingpower)作为电能取出的微生物发电装置。

背景技术

近年来，利于地球环境的发电方法的需求增加，微生物发电的技术开发也正在进行中。微生物发电是通过将微生物使有机物为营养源(質化：nourish)时得到的还原能力作为电能取出进行发电的方法。

一般而言，在微生物发电中，在配置有负极的阳极(anode)室内，使微生物和被微生物资化的有机物共存。此外，根据情况，电子传递介质(电子mediator)进入到微生物体内，接收通过微生物使有机物氧化而产生的电子，交给负极。使负极与正极电导通，交给负极的电子移动到正极，交给与正极连接的电子接受体。通过这种电子的移动在正极与负极之间产生电流，得到电能。

在微生物发电中，因为电子传递介质从微生物体直接取出电子，所以理论上的能量变换效率高。但是，实际的能量变换效率低，要求提高发电效率。因此，为了提高发电效率，正在对电极材料和构造，电子传递介质的种类以及微生物种类的选择等进行种种研讨和开发(例如专利文献1，非专利文献1)。在专利文献1中，通过使用导入有与电子传递介质结合的进行化学结合的官能团的阳极，提高发电效率。

专利文献1：日本特开2007-95470号专利公报

非专利文献1：P.Aelterman et al.，2006 ENVIRONMENTALSCIENCE & TECHNOLOGY vol.40，No.10，3388-3394

在专利文献1中，通过电子传递介质将微生物使电子供给体(有机物)氧化时生成的电子取出到阳极。因此，需要将不仅包含电子供给体还包含电子传递介质的原液供给到阳极室。此外，因为需要进行将官能团导入到阳极的加工，所以增加了阳极的制造成本。因此，需要不导致成本增加地提高发电效率的新技术。此外，根据传递介质的种类的不同，也存在具有微生物毒性，对微生物反应施加恶劣影响的问题。

发明内容

本发明者们发现，使保持微生物的导电性填充料存在于整个阳极室内，在阳极室内防止原液短传，有助于提高微生物的发电效率。此外，本发明者们发现，通过使隔开阳极室和阴极室的非导电膜、与分别配置在阳极室和阴极室中的电极紧贴在一起而促进由微生物反应生成的电子和质子(H⁺)的移动，能够提高发电效率。具体地说，本发明提供下列的微生物发电装置。

(1)一种微生物发电装置，其包括：

阳极室，其保持微生物并被供给包含电子供给体的原液；

阴极室，其被供给电子接受体；

非导电膜，其具有相对的第一面和第二面，配置在上述阳极室与上述阴极室之间；

第一导电性填充料，其配置在上述阳极室内，具有与上述非导电膜的上述第一面紧贴地扩展的凹凸不平的粗糙面，形成为与上述阳极室的内部大致相同的形状，且由多孔体构成；和

第二导电性填充料，其具有与上述非导电膜的上述第二面紧贴地扩展的凹凸不平的粗糙面。

(2)在(1)所记载的微生物发电装置中，在上述第一导电性填充料的上述粗糙面与上述非导电膜的上述第一面之间，形成微生物层，上述原液通过上述多孔体内地移动，被供给至上述微生物层。

(3)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料和上述第二导电性填充料在维持各自的上述粗糙面的凹凸的状态下，被按压并紧贴在上述非导电膜上。

(4)在(3)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料被施加0.01g/cm²以上100g/cm²以下的压力，与上述非导电膜紧贴。

(5)在(4)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料具有弹性，被形成为比上述阳极室内部形状大，被压缩并填充到上述阳极室内。

(6)在(4)所记载的微生物发电装置中，上述非导电膜和上述第一导电性填充料通过紧固部件被压接，或者在上述阳极室内夹入间隔物而被压接。

(7)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料由多孔性片、泡沫体或排列有相同的多边形的多孔体中的任一种形成，该多孔性片、泡沫体或多孔体以(导电性的)毡(felt)、石墨、钛和不锈钢中的至少一种为材料。

(8)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料是成形为厚度在3mm以上40mm以下的板状的立体。

(9)在(8)所记载的微生物发电装置中，上述立体是多孔性石墨(graphite)的一体成形体，或贴合多个多孔性石墨毡片(graphite feltsheet)构成的叠层体。

(10)在(9)所记载的微生物发电装置中，上述叠层体利用导电性粘接剂被粘接并被贴合。

(11)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述第二导电性填充料是形成为板状的立体。

(12)在(11)所记载的微生物发电装置中，上述立体是多孔性石墨的一体成形体，或贴合多个多孔性石墨片(graphite sheet)构成的叠层体。

(13)在(11)所记载的微生物发电装置中，上述立体是在多孔性石墨的一体成形体，或贴合多个多孔性石墨片构成的叠层体上担持有铂、锰或钴的立体。

(14)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述原液包含氮源和磷源。

(15)在(14)所记载的微生物发电装置中，上述原液不包含电子传递介质。

(16)在(15)所记载的微生物发电装置中，上述原液的有机物浓度在100mg/L以上10000mg/L以下。

(17)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述阳极室不包含官能团。

(18)在(17)所记载的微生物发电装置中，上述阳极室保持微生物浓度在1g/L以上的微生物。

(19)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述阳极室具有设置有流入上述原液的流入口和流出上述原液的流出口的一对壁面，

由贴合多个多孔性石墨片构成的叠层体形成的上述第一导电性填充料以使叠层面与上述壁面正交(垂直)的方式配置。

(20)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述非导电膜是阳离子(cation)透过膜或阴离子(anion)透过膜。

根据本发明，能够提高微生物发电的发电效率。

附图说明

图1是本发明的1个实施方式的微生物发电装置的整体示意图。

图2是上述微生物发电装置的X-X线的剖面图。

图3是上述微生物发电装置的一部的放大图。

图4是用于试验的微生物发电装置的构成图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明。在下面的附图中，对于相同的部件标注相同的符号，省略或简化说明。附图是示意性地表示发明的结构的图，省略或简化了结构的一部分，尺寸也不一定与实际的装置相同。

图1是表示本发明的1个实施方式的微生物发电装置1的概要的立体图。图2是发电装置1的X-X线的剖面示意图，图3是图2的一部分的放大图。发电装置1形成为在2个阳极室11之间配置有1个阴极室12。在阳极室11与阴极室12之间配置有非导电膜15。

作为非导电膜15，能够合适地使用质子选择性高的阳离子透过膜。例如能够使用杜邦股份有限公司制的Nafion(注册商标)等。非导电膜15优选薄而牢固。此外，也能够使用具有阴离子选择性的阴离子透过膜。

各阳极室11为大致长方体状，在内部配置有第一导电性填充料21。第一导电性填充料21是由导电性材料(石墨，钛和不锈钢等)构成的立体，在阳极室11内，使第一导电性填充料21的整个形状与阳极室11内部大致相同。第一导电性填充料21的厚度优选在3mm以上40mm以下，特别优选为5～20mm左右，为多孔质，整体上形成的空隙的大小的直径优选为0.01～1mm左右。

作为这样的第一导电性填充料21，能够列举由导电性材料构成的多孔性片(例如石墨毡)，由导电性材料构成的泡沫体，由导电性材料构成且排列有相同的多边形(例如四边形，六边形，八边形等)的形状的多孔性的立体(例如格子、蜂窝状的结构体)。也可以用导电性粘接剂等将多个多孔性片粘接起来作为第一导电性填充料21。

在各阳极室11内，配置这样的第一导电性填充料21，使第一导电性填充料21存在于各阳极室11的整个内部。也可以使第一导电性填充料21具有与阳极室11内部形状实质上相同的大小，使第一导电性填充料21存在于整个阳极室11内。此外，也可以使石墨毡那样的具有弹性的导电性填充料比阳极室11内部形状大一些，将它压入到阳极室11内。进一步，也可以将比阳极室11小一些的导电性填充料配置在阳极室11内，在间隙中夹入间隔物(spacer：垫片)使阳极室11的内部变狭窄，从而使第一导电性填充料21存在于整个阳极室11内。

第一导电性填充料21在其表面和内部保持微生物。供给到阳极室11的原液通过多孔性的第一导电性填充料21在阳极室11内移动，将电子供给体(有机物)供给至保持在第一导电性填充料21中的微生物。换言之，在本发明中，以实质上不发生原液通过不存在导电性填充料21的空间的现象(short pass：短传)的方式构成。

在阳极室11内，在微生物主要被保持在第一导电性填充料21中的状态中进行从电子供给体取出电子的微生物反应。如果这样防止短传则能够防止原液不被微生物利用地流出，因为使原液通过多孔性的第一导电性填充料21的内部并扩散，被供给至微生物，所以能够提高微生物发电效率。

在本实施方式中，将4个石墨毡21A～21D贴合，整体成为与阳极室11内大致相同形状的1个板状的多孔体，将这样的结构作为第一导电性填充料21。第一导电性填充料21的与非导电膜15相对的面(以下，称为“接触面”)21F与非导电膜15的第一面15A在整个面上紧贴。因为使第一导电性填充料21的接触面21F和非导电膜15的第一面15A在整个面上相互紧贴，所以优选第一导电性填充料21是接触面为不弯曲的笔直平面的平板状。在本实施方式中，处于最外层的1个石墨毡即石墨毡21D的单侧面成为接触面21F，该面是不弯曲的平面并且是粗糙的面。

第一导电性填充料21的接触面21F和非导电膜15的第一面15A优选在加上轻压力(约0.01～100g/cm²，特别是约0.1～10g/cm²)的状态下，第一导电性填充料被按压在非导电膜15上，使双方相互紧贴。例如也可以用螺丝、夹子那样的紧固部件压接第一导电性填充料21和非导电膜15。或者，也可以在阳极室11内夹入间隔物，或使第一导电性填充料21比阳极室内大一些地将它压入到阳极室11内。如果是这种程度的压接，则在存在电子供给体的情况下，能够使充分的量的微生物附着在第一导电性填充料21和非导电膜15之间。更优选在维持为多孔质且表面粗糙的导电性填充料的表面的微小凹凸的状态下使两者紧贴在一起。即，用粘接剂那样的流动性材料使第一导电性填充料21和非导电膜15一体化(即粘接起来)而掩埋导电性填充料的表面的凹凸是不令人满意的。

此外，当作为导电性填充料将粒状的石墨等填充到阳极室内时，不能够确保阳极室内的导电性填充料和非导电膜的紧贴性，在阳极室内原液容易发生短传。因此，作为第一导电性填充料，如上述那样在阳极室内使用能够形成为与它的内部形状大致相同的形状的成形物。这里，成形物不仅包括通过使导电性材料发泡等而成型为预定形状的一体成形物，也包含叠层有多个片那样的叠层物。

将包含有机物(例如醋酸)的原液供给到配置有上述第一导电性填充料11的阳极室11，该有机物作为电子供给体被微生物进行氧化分解而取出电子。从形成在阳极室11上的流入口供给原液，从形成在流入口的相反面上的流出口排出原液。

作为包含电子供给体的原液，优选除了成为电子供给体的有机物外，还包含作为微生物的营养源的氮源和磷源。作为原液，能够利用各种有机性废弃物、有机性废水(污水、食品排水等)。在本发明中，构成为，使相对表面积大的导电性多孔体与非导电膜15紧贴而在两者之间形成微生物层，在原液通过多孔体的过程中将有机物(电子供给体)供向微生物。根据这样的结构，推定微生物将电子直接交给负极，能够不要电子传递介质。

微生物和有机物没有特别的限定。阳极室11内的微生物反应在厌氧(嫌气)的条件下进行，但是保持在阳极室11中的微生物种没有特别的限定。将从处理污水等有机物含有水的生物处理槽得到的活性污泥、来自污水的最初沉淀池的流出水中包含的微生物、厌氧性消化污泥等作为微生物种(植種)供向阳极室11，能够在阳极室11中保持微生物。此外，为了提高发电效率，优选保持在阳极室11内的微生物量为高浓度，例如优选微生物浓度在1g/L以上。进一步，通过阳极室11中的微生物反应而被氧化分解的电子供给体(有机物)也在一定程度上为高浓度时能够提高发电效率，因此优选供向阳极室11的流入液的有机物浓度约为100～10000mg/L。

有机物通过微生物被氧化，将第一导电性填充料21作为负极，将这时产生的电子取出到阳极室11外。第一导电性填充料21，如上述的那样，是由导电性材料构成的多孔体，作为负极起作用。当第一导电性填充料21的厚度不到3mm时微生物保持量变少。另一方面，当第一导电性填充料21的厚度超过40mm时，在微生物反应中生成的质子的移动成为受控制的反应速率(律速：velocity-controlling/rate-determining)。结果，因为对微生物发电没有贡献的微生物(硫酸还原菌、甲烷发酵菌)容易在阳极室11中占优势所以不令人满意。

在本实施方式中，构成1个第一导电性填充料21的4个石墨毡21A～D，以相对于阳极室的设置有流入口和流出口的一对壁面并列地排列并与壁面正交(垂直)的方式配置。因此，从流入口供给的液体以沿各石墨毡的表面流动的方式在相对的石墨毡彼此之间流动，同时通过石墨毡内部扩散，被供向微生物。在阳极室11中，微生物将从流入口供给且从流出口流出的液体中所包含的有机物作为电子供给体进行微生物反应。

为了取出通过微生物进行的有机物的氧化分解得到的电子，在各石墨毡21A～21D上连接有阳极引出线23。阳极引出线23由金属线等导电性材料构成。阳极引出线23经导通线17与后述的阴极引出线24电连接。根据该构成，在阳极室11中生成的电子经第一导电性填充料21、阳极引出线23、导通线17和阴极引出线24被传送到阴极室12。

在阴极室12中，配置有作为正极起作用的第二导电性填充料22。只要根据电子接受体的种类适当地选择构成第二导电性填充料22的原材料即可。例如，当将氧作为电子接受体时优选使用铂，例如将石墨毡作为基材使其担持(载置)铂、锰或钴即可。也可以根据作为电子接受体的物质的种类直接(即，不担持铂等触媒(催化)金属)地将廉价的石墨电极用作正极。

在第二导电性填充料22上连接有阴极引出线24。此外，第二导电性填充料22与非导电膜15的第二面15B在整个面上紧贴。第二导电性填充料22，优选其面对非导电膜15的面是粗糙的面且与第二面15B紧贴，与第一导电性填充料21同样地具有不弯曲的笔直的平面，为平板状。在本实施方式中，第二导电性填充料22由1个石墨毡构成，其厚度为2～5mm，特别是约为3mm，面对第二导电性填充料22的面是具有微小的凹凸的粗糙面，是不弯曲的平面。

第二导电性填充料22优选与非导电膜15尽可能紧密地相接。通过使第二导电性填充料22和非导电膜15紧贴在一起，使质子H⁺经非导电膜15从阳极室11移动而能够促进在阴极室12中进行还原的反应。为了使第二导电性填充料22和非导电膜15紧贴在一起，既可以用紧固部件夹住两者使它们紧贴在一起，也可以通过熔敷(焊接)、涂敷粘接剂等进行粘接。此外，也可以在阴极室12内夹入间隔物，或使第二导电性填充料22比阳极室内大一些，将它压入到阴极室12内。也可以利用微生物反应进行阴极室12中的还原反应，但是当不利用微生物时，不需要在阴极室12中保持微生物。因此，也可以用粘接剂将第二导电性填充料22与非导电膜15粘接起来。

第二导电性填充料22优选至少与非导电膜15相接的面是形成有微小的凹凸的粗糙面。由导电性材料构成的多孔体(例如石墨毡)整体上形成有空隙，表面是由空隙产生的微小的凹凸的粗糙面，因为正极溶液通过多孔体内部扩散，所以该多孔体不仅能够合适当地用作第一导电性填充料21，而且能够合适地用作第二导电性填充料22。

在本实施方式中，将包含六氰铁酸(hexacyanoferrate)(II)钾(铁氰化钾：potassium ferricyanide)的液体(正极溶液)作为电子接受体供给到阴极室12，使用石墨毡作为第二导电性填充料22，该第二导电性填充料22作为正极起作用。此外，作为电子接受体，也可以使用锰、铁和硝酸等，在此情况下，作为阴极使用石墨毡那样的多孔性石墨即可。

在阳极室11，供给包含成为电子供给体的有机物的原液，优选该原液还包含微生物的营养源，将阳极室11内的液体的pH维持在7以上9以下，通过微生物反应生成电子和质子。优选阳极室11的温度条件为从常温到中高温，具体地说为10℃～70℃左右。如果是用醋酸作为电子供给体的情形，则通过下列化学式表示的反应，生成二氧化碳、H⁺和电子。

[化学式1]

CH₃COOH+2H₂O→2CO₂+8H⁺+8e^-

使生成的H⁺通过使阳离子透过的非导电膜15而移动到阴极室12。另一方面，将作为正极溶液包含约10～200mM的电子接受体(例如铁氰化钾)并包含磷酸缓冲剂的液体供给至阴极室12，使电子、质子和电子接受体发生反应。在阴极室12中既可以代替正极溶液而流通包含氧的气体，也可以通过填充磷酸缓冲剂吹入氧将氧作为电子接受体使其与电子和质子发生反应。

当作为电子接受体用铁氰化钾时，在阴极室12中通过基于下列化学式的还原反应消耗电子和质子。

[化学式2]

8Fe(CN)₆ ^3-+8e^-+8H⁺→8FeH(CN)₆ ^3-

如果是作为正极使用例如铂等并将氧作为电子接受体的情形，则也可以进行基于下列化学式的还原反应。

[化学式3]

2O₂+8H⁺+8e^-→4H₂O

通过这样的反应在阳极室11生成的电子从作为负极起作用的第一导电性填充料21被取出，经阳极引出线23和阴极引出线24被发送到第二导电性填充料22一侧。能够在该过程中在第一导电性填充料21(负极)和第二导电性填充料22(正极)之间流动电流，进行发电。

实施例

[实施例1]

作为实施例1，制作图4所示的微生物发电装置2。发电装置2构成为用2个正极用的第二导电性填充料22夹住1个负极用的第一导电性填充料21，整体的容积为1050mL，阳极室11的容积为700mL，各阴极室12的容积为175mL。在发电装置2中设置循环路径30，该循环路径30包括使来自阳极室11的排出液循环的循环槽，此外，在发电装置2中设置调整流过循环路径的液体的pH的pH调整机构31，将阳极室11内的液体的pH保持在7以上9以下。将碱注入装置用作pH调整机构31。

第一导电性填充料21与发电装置1同样地用导电性粘接剂将厚度1cm的4个石墨毡(东洋碳股份有限公司制：東洋カ一ボン株式会社製)贴合在一起构成。将粘接剂部分地(约为整个面的10％)涂敷在石墨毡的面上(避免所谓的“整面涂敷”)，使相互相对的石墨毡的面的微小的凹凸不会被粘接剂掩埋。

各石墨毡是大小为250mm×70mm的长方形，两表面是粗糙面。第一导电性填充料21的整个体积为700cm³，形成为与阳极室11内大致相同的形状，在阳极室11内实质上不存在空间。因此，供给到阳极室11内的液体通过第一导电性填充料21流动，实质上不发生短传。在阳极室11中添加从污水处理场的生物处理槽采取的活性污泥作为种菌进行培养，使微生物附着在各石墨毡表面上。由此，在阳极室11内形成4层石墨毡层和5层微生物层16，阳极室11内的微生物浓度约为2200mg/L。

另一方面，正极用的第二导电性填充料22分别由厚度3mm的1个石墨毡构成。第二导电性填充料22，除了厚度不同以外，具有与负极用的石墨毡同样的结构，两表面为粗糙面。

在负极用的第一导电性填充料21和正极用的第二导电性填充料22之间，作为非导电膜15配置有阳离子透过膜(杜邦股份有限公司制，商品名“Nafion(ナフイオン)”)。在阳极室11中放入厚度5mm的蜂窝状间隔物(省略了图示)，将第一导电性填充料21压在非导电膜15上使它与非导电膜紧贴在一起。也用厚度5mm的蜂窝状间隔物18将第二导电性填充料22压在非导电膜15上，使第二导电性填充料22与非导电膜15紧贴在一起。

在阴极室12中，在第二导电性填充料22的表面中与非导电膜15相接的一侧的相反侧，设置了使正极溶液通过的液体室26。以使得成为70mL/min的流入量的方式将包含作为电子接受体的50mM的铁氰化钾和磷酸缓冲剂的正极溶液供给到液体室。另一方面，以成为70mL/min的流入量的方式将包含1000mg/L浓度的醋酸、50mM浓度的磷酸缓冲剂和氯化铵的原液供给到阳极室11。

使阳极引出线23与第一导电性填充料21连接，使阴极引出线24与第二导电性填充料22连接，使阳极引出线23和阴极引出线24电导通。用不绣钢制的金属丝构成阳极引出线23和阴极引出线24。

在上述条件下进行了微生物发电，产生的电压为310mV，电流为1120mA。即，阳极每单位容积的发电量为496W/m³。这时，电路的电阻为0.5Ω。

[实施例2]

在实施例2中，代替在实施例1中使用的第一导电性填充料，单独用1个石墨毡(厚度3mm)作为第一导电性填充料。与此相应地，令阳极室11的大小为52.5mL，将用作第一导电性填充料的石墨毡填充在整个阳极室中。其它的条件与实施例1相同地进行了微生物发电，产生的电压为305mV，电流为610mA。这时，电路的电阻为0.5Ω。

[比较例1]

作为比较例1，将在实施例2中使用的厚度3mm的1个石墨毡配置在容积700mL的阳极室(大小与实施例1的阳极室相同的阳极室)中。此外，取出了夹着第二导电性填充料和非导电膜的间隔物。其它的条件与实施例1相同地进行了微生物发电，产生的电压为310mV，电流为15.5mA。这时，电路的电阻为20Ω。

如上述的那样，表示了根据本发明，能够利用微生物以高发电效率发电的情况。

本发明能够用于利用微生物的发电。

Claims

1.一种微生物发电装置，其特征在于，包括：

阳极室，其保持微生物并被供给包含电子供给体的原液；

阴极室，其被供给电子接受体；

非导电膜，其具有相对的第一面和第二面，配置在所述阳极室与所述阴极室之间；

第一导电性填充料，其由多孔体构成，配置在所述阳极室内，具有与所述非导电膜的所述第一面紧贴地扩展的凹凸的粗糙面，形成为与所述阳极室的内部大致相同的形状；和

第二导电性填充料，其具有与所述非导电膜的所述第二面紧贴地扩展的凹凸的粗糙面。

2.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

在所述第一导电性填充料的所述粗糙面与所述非导电膜的所述第一面之间形成微生物层，

所述原液通过所述多孔体内地移动，被供给至所述微生物层。

3.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述第一导电性填充料和所述第二导电性填充料在维持各自的所述粗糙面的凹凸的状态下，被按压并紧贴在所述非导电膜上。

4.根据权利要求3所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述第一导电性填充料被施加0.01g/cm²以上100g/cm²以下的压力，与所述非导电膜紧贴。

5.根据权利要求4所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述第一导电性填充料具有弹性，形成为比所述阳极室内部形状大，被压缩并填充到所述阳极室内。

6.根据权利要求4所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述非导电膜和所述第一导电性填充料通过紧固部件被压接，或者在所述阳极室内夹入间隔物而被压接。

7.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述第一导电性填充料由多孔性片、泡沫体和排列有相同的多边形的多孔体中的任一种形成，该多孔性片、泡沫体或多孔体以毡、石墨、钛和不锈钢中的至少一种为材料。

8.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述第一导电性填充料是成形为厚度为3mm以上40mm以下的板状的立体结构。

9.根据权利要求8所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述立体结构是多孔性石墨的一体成形体，或贴合多个多孔性石墨毡片构成的叠层体。

10.根据权利要求9所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述叠层体利用导电性粘接剂被粘接并贴合。

11.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述第二导电性填充料是形成为板状的立体结构。

12.根据权利要求11所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述立体结构是多孔性石墨的一体成形体，或贴合多个多孔性石墨片构成的叠层体。

13.根据权利要求11所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述立体结构是在多孔性石墨的一体成形体或贴合多个多孔性石墨片构成的叠层体上担持有铂、锰或钴的立体结构。

14.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述原液包含氮源和磷源。

15.根据权利要求14所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述原液不包含电子传递介质。

16.根据权利要求15所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述原液的有机物浓度为100mg/L以上10000mg/L以下。

17.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述阳极室不包含官能团。

18.根据权利要求17所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述阳极室保持微生物浓度为1g/L以上的微生物。

19.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述阳极室具有一对壁面，该一对壁面设置有流入所述原液的流入口和流出所述原液的流出口，

由贴合多个多孔性石墨片构成的叠层体形成的所述第一导电性填充料，以使叠层面与所述壁面正交的方式配置。

20.根据权利要求1所述的微生物发电装置，其特征在于：

所述非导电膜是阳离子透过膜或阴离子透过膜。