JP2009152097A - 微生物発電方法および微生物発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機物を電子供与体として微生物反応により酸化分解して発電する微生物発電装置1について、アノード室11内の液のpHを7以上9以下に維持する。アノード室11には負極として機能する導電体21を配置し、導電体21表面に微生物を保持して微生物反応による酸化分解を行わせて電子を取り出す。アノード室11は複数の分室に分割し、各分室内での有機物分解量を少なくしてpHの低下を抑制してもよい。アノード室11を分割する場合、各分室から流出する液のpHを調整して後段側の分室に送るとよい。
【選択図】図4
Description
前記アノード室内の液のpHを7以上9以下にする微生物発電方法。
(2) 前記アノード室内の液または/および前記アノード室から流出する流出液のpHを測定して、前記液のpHを7以上9以下に調整する(1)に記載の微生物発電方法。
(3) 前記アノード室を、2以上の互いに直列接続された分室に分け、
直列接続された一対の前記分室の一方であって前記原液の流入口に近い前段分室に流入する液のpHを7以上9以下に調整し、
前記前段分室から流出する液のpHを上げた後、前記2分室の他方である後段分室に供給する(1)または(2)に記載の微生物発電方法。
(4) 前記前段分室から流出する液を脱気するまたは/および前記液にアルカリを添加することによりpHを上げる(3)に記載の微生物発電方法。
(5) 微生物および電子供与体を含む液を保持し負極が配置されたアノード室と、前記負極と電気的に接続された正極と、を含み、前記微生物の生物反応により前記電子供与体から取り出された電子を、前記負極から前記正極に送り発電する微生物発電装置であって、
前記アノード室内の前記液のpHを7以上9以下に維持するpH調整手段をさらに含む微生物発電装置。
(6) 前記アノード室は、2以上の互いに直列接続された分室を有し、
前記分室はそれぞれ、当該分室から流出する液のpHが7以上となる大きさに設定されている(5)に記載の微生物発電装置。
[化学式1]
CH3COOH+2H2O→2CO2+8H++8e−
[化学式2]
8Fe(CN)6 3−+8e−+8H+→8FeH(CN)6 3−
[化学式3]
2O2+8H++8e−→4H2O
試験用の発電装置として図4に示す微生物発電装置2を作成した。発電装置2は、2つの正極用導電体22で1つの負極用導電体21を挟む構成とし、全体で容積700mL、アノード室11の容積は700mL、各カソード室12の容積は175mLとした。発電装置2には、アノード室11からの排出液を循環させる循環槽を備える循環路30を設け、循環路を流れる液のpHを測定するpH測定器を設けた。また、循環路には2Nの水酸化ナトリウムを添加できるようにし、これをpH調整手段31とした。
上記試験より、アノード室11内の液のpHが発電効率に影響することが示された。そこで、実施例1として、試験例1で用いた装置の循環路に、水酸化ナトリウムを自動添加してアノード室11からの流出液のpHが7.5を維持するようにした。このとき、アノード室11に循環流入させる循環液はpH8.2とした。発電装置2に供給した原液および正極溶液の組成、濃度、供給量等のその他の条件については、試験例1と同様とした。
実施例2として、循環液に対するアルカリ添加をやめ、代わりに循環路の途中に設置した循環槽に脱気膜(CELGARD社製、リキセル脱気モジュール 直径1inch×長さ5.5inch)を設置しpH調整手段31とした。このモジュール内部を真空ポンプで減圧することで循環液中の炭酸ガスを脱気した。その他の条件は実施例1と同様にした。その結果、循環液のpHを8.0に維持することができ、アノード室11からの流出液のpHは7.2、アノードの単位容積あたりに得られた発電量は572W/m3であった。
実施例3として、循環路の途中に設置した循環槽に脱気膜を設ける代わりに窒素脱気装置を設けpH調整手段31とし、循環液中の炭酸ガスを脱気した。その他の条件は実施例2と同様にした。その結果、循環液のpHを7.9に維持することができ、アノード室11からの流出液のpHは7.1、アノードの単位容積あたりに得られた発電量は566W/m3であった。
実施例4では、図1に示す装置を模した発電装置1で実験した。発電装置1のアノード室は4分割し、各分室を配管で接続した各配管には内部を流れる液のpHを測定するためにpH計を設けるとともにアルカリを添加するアルカリ注入管を接続した。アノード室11に供給する原液のpHを8.0とし、第1アノード分室から順次、後段側分室に通液する際、各分室から流出する液のpHを測定し、この値が7.0以上となるように適宜、アルカリを添加したアノード室を分割し、各分室管を流れる液のpHを調整するようにした他は実施例1と同様の条件で試験をしたところ、アノード室11からの流出液のpHは7.0、アノードの単位容積あたりに得られた発電量は556W/m3となった。
11 アノード室
11A〜C アノード分室
12 カソード室
15 非導電膜
17 導通線
21 導電体(アノード)
22 導電体(カソード)
23 アノード引き出し線
24 カソード引き出し線
30 循環路
31 pH調整手段
Claims (6)
- 微生物および電子供与体を含む液を保持するアノード室において前記微生物の生物反応により前記電子供与体から電子を取り出し、前記アノード室に配置された負極から、前記負極と電気的に接続された正極に接する電子受容体に前記電子を供与して発電する微生物発電方法であって、
前記アノード室内の液のpHを7以上9以下にする微生物発電方法。 - 前記アノード室内の液または/および前記アノード室から流出する流出液のpHを測定して、前記液のpHを7以上9以下に調整する請求項1に記載の微生物発電方法。
- 前記アノード室を、2以上の互いに直列接続された分室に分け、
直列接続された一対の前記分室の一方であって前記原液の流入口に近い前段分室に流入する液のpHを7以上9以下に調整し、
前記前段分室から流出する液のpHを上げた後、前記2分室の他方である後段分室に供給する請求項1または2に記載の微生物発電方法。 - 前記前段分室から流出する液を脱気するまたは/および前記液にアルカリを添加することによりpHを上げる請求項3に記載の微生物発電方法。
- 微生物および電子供与体を含む液を保持し負極が配置されたアノード室と、前記負極と電気的に接続された正極と、を含み、前記微生物の生物反応により前記電子供与体から取り出された電子を、前記負極から前記正極に送り発電する微生物発電装置であって、
前記アノード室内の前記液のpHを7以上9以下に維持するpH調整手段をさらに含む微生物発電装置。 - 前記アノード室は、2以上の互いに直列接続された分室を有し、
前記分室はそれぞれ、当該分室から流出する液のpHが7以上となる大きさに設定されている請求項5に記載の微生物発電装置。
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