JP2010170828A - 微生物発電方法及び微生物発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】槽体30内に2枚の板状のカチオン透過体31,31が互いに平行に配置されることにより、該イオン透過性非導電性膜31,31同士の間に負極室32が形成され、該負極室32とそれぞれ該イオン透過性非導電性膜31を隔てて2個の正極室33,33が形成されている。正極室33に酸素含有ガスを流通させ、負極室に負極溶液Lを供給し、好ましくは負極溶液を循環させる。正極室33に供給する酸素含有ガスを加温して負極室32を微生物の最適温度に加温すると共に、正極室33の酸素還元触媒の酸素還元活性を高める。
【選択図】図1
Description
(有機物)+H2O→CO2+H++e−
なる反応が進行する。この電子e−が負極6、端子22、外部抵抗21、端子20を経て正極5へ流れる。
O2+4H++4e−→2H2O
なる反応が進行する。この正極反応で生成したH2Oは凝縮して凝縮水が生じる。この凝縮水には、イオン透過性非導電性膜2のカチオン透過膜を透過してきたK+,Na+などが溶け込み、これにより凝縮水がpH9.5〜12.5程度の高アルカリ性となる。
このようなことから、酸素含有ガスのコスト面では、純酸素よりも空気を用いることが好ましいが、酸素含有ガスの加温による正極触媒活性の向上効果を得る上では、空気よりも純酸素や酸素富化空気を用いる方が有利である。
説明の便宜上まず比較例を挙げる。
7cm×25cm×2cm(厚さ)の負極室に、厚さ1cmのグラファイトフェルトを2枚重ねて充填して負極を形成した。この負極に対して、イオン透過性非導電性膜としてカチオン交換膜(デュポン株式会社製 商品名(登録商標)「ナフィオン115」)を介して正極室を形成した。正極室は7cm×25cm×0.5cm(厚さ)であり、田中貴金属社製Pt触媒(Pt担持カーボンブラック,Pt含有量50重量%)を、5重量%ナフィオン(登録商標)溶液(デュポン社製)に分散させた液を、PTFEで撥水処理した厚さ160μmのカーボンペーパー(東洋カーボン社製)に、Pt付着量が0.4mg/cm2となるように塗布し、50℃で乾燥させて得られたものを正極として、上記カチオン交換膜と密着させた。
負極のグラファイトフェルトと正極のカーボンペーパーには、ステンレス線を導電性ペーストで接着して電気引出し線とし、2Ωの抵抗で接続した。
正極室には、常温の空気を0.5L/minの流量で通気した。
その結果、負極室の通液開始から3日後には発電量はほぼ一定となり、負極1m3あたりの発電量は140W(発電効率140W/m3)となった。その際、正極室排ガスの温度は22℃であった。
比較例1において、負極溶液の加温を行わず、常温の負極溶液を通液し、正極室に供給する空気は、リボンヒーターを巻いた配管に通すことにより加温し、この加温空気を正極室に供給したこと以外は同様にして発電を行った。
その結果、負極室内を35℃に保つためには、正極室に供給する空気の温度を48℃にする必要があり、正極室内温度が48℃となったことにより発電効率は220W/m3と、大幅に向上した。
実施例1において、正極室に供給する酸素含有ガスとして、空気の代りに純酸素を用い、正極室への純酸素の通気量を0.1L/minとしたこと以外は同様にして発電を行った。
その結果、負極室内を35℃に保つためには、正極室に供給する純酸素の温度を93℃にする必要があり、正極室内温度が93℃となったことにより発電効率は312W/m3と、更に向上した。
2,31 イオン透過性非導電性膜
3,33 正極室
4,32 負極室
5,35 正極
6,34 負極
Claims (8)
- 負極を有し、微生物及び電子供与体を含む液を保持する負極室と、
該負極室に対しイオン透過性非導電性膜を介して隔てられており、該イオン透過性非導電性膜に接する正極を有する正極室と
を備えた微生物発電装置の該正極室に酸素含有ガスを供給して発電を行う微生物発電方法において、
該正極室に加温した前記酸素含有ガスを供給することを特徴とする微生物発電方法。 - 請求項1において、前記正極は酸素還元触媒を含むことを特徴とする微生物発電方法。
- 請求項1又は2において、前記正極室に加温した酸素含有ガスを供給することにより、前記負極室内温度を65℃以下に加温することを特徴とする微生物発電方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記正極室が空気、酸素富化空気又は純酸素であることを特徴とする微生物発電方法。
- 負極を有し、微生物及び電子供与体を含む液を保持する負極室と、
該負極室に対しイオン透過性非導電性膜を介して隔てられており、該イオン透過性非導電性膜に接する正極を有する正極室と、
該正極室に酸素含有ガスを供給する手段と
を備えた微生物発電装置において、
該正極室に供給される酸素含有ガスを加温する手段を設けたことを特徴とする微生物発電装置。 - 請求項5において、前記正極は酸素還元触媒を含むことを特徴とする微生物発電装置。
- 請求項5又は6において、前記正極室に加温した酸素含有ガスを供給することにより、前記負極室内温度を65℃以下に加温することを特徴とする微生物発電装置。
- 請求項5ないし7のいずれか1項において、前記正極室が空気、酸素富化空気又は純酸素であることを特徴とする微生物発電装置。
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