JP2011065821A - 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交換膜31,31が互いに平行に配置されることにより、該カチオン交換膜31,31同士の間に負極室32が形成され、該負極室32とそれぞれ該カチオン交換膜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、間欠的に酸を含む洗浄液を導入する、或いは酸を含む洗浄液を導入した後、アルカリを含む洗浄液を導入して、発電効率の経時低下の原因であるエアーカソード等に発生、付着したスケール、スライムを洗浄除去する。
【選択図】図1
Description
1)負極のメディエーター(例えば特許文献3)
2)負極室のpH調整
3)正極触媒の種類や触媒活性成分の担持方法
4)正極の形状
などについての検討がなされている。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
また、スライムは、隔膜にアニオン交換膜を使用した場合の方がカチオン交換膜を使用した場合よりも多く発生する傾向にあるが、いずれの隔膜を使用した場合も、通常、スライムとスケールの両者が発生する。
(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が、本発明では、酸を含む洗浄液を間欠的に正極室3に導入するため、洗浄液による中和作用でこの凝縮水のpHが若干低下する場合もある。
この正極室からの排ガスは、必要に応じ脱酸素処理した後、負極室に通気し、負極溶液Lからの溶存酸素のパージに用いてもよい。
説明の便宜上まず比較例を挙げる。
第1図に示す微生物発電装置を作製した。負極室32の容積は350mL、各正極室33の容積は175mLである。
負極のグラファイトフェルトと正極のグラファイトフェルトには、ステンレス製針金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。
一方、負極室32には、1,000mg/Lの濃度の酢酸と、50mMの濃度のリン酸バッファ、及び塩化アンモニウム50mg/Lを含む負極溶液を70mL/minの流入量で供給し、同量の廃液を排出させた。
しかし、運転を継続した結果、徐々に発電量が低下し、運転開始から45日後には、120W/m3−負極まで低下し、60日後には100W/m3−負極にまで低下した。
比較例1において、イオン透過性非導電性膜をアストム製アニオン交換膜ACSに変更したこと以外は、同様の装置及び運転方法で発電を行った結果、発電量は290〜360W/m3−負極で約一ヶ月運転できたが、その後低下し、運転開始から2ヵ月後には、120W/m3−負極になった。
比較例1と同様の装置を用いて、同様の運転条件で発電を行った。
運転開始から1週間で発電量は300W/m3−負極に達した。その後、約2週間、発電量は230〜340W/m3−負極の範囲で維持された。しかし、更に運転を2週間継続したところ、発電量は200W/m3−負極まで低下した。そこで、運転開始から、2週間後より、正極室にpH1の硫酸水溶液100mLを空気導入配管を通して導入した。このとき、空気の導入は継続したため、硫酸水溶液は、約30秒後にはほぼ全量が正極室より排出された。この操作を1週間に2回の頻度で繰り返したところ、約3ヶ月間、発電量は180〜240W/m3−負極で維持された。
比較例2と同様の装置を用いて、同様の運転条件で発電を行った。
発電量は280〜360W/m3−負極となったが、このときに、1週間に1回の頻度で、pH2の硫酸水溶液を正極室に満たして30分保持した後排出し、次いでpH12の水酸化ナトリウム水溶液を正極室に満たして1分間保持した後排出するという操作を2回繰り返す洗浄を行った。この洗浄時において、空気の導入は継続したため、正極室内は空気曝気された。その結果、3ヶ月間、発電量は250〜350W/m3−負極で維持された。
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 (10)
- 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、
該正極室に酸を含む洗浄液を間欠的に導入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、該酸を含む洗浄液のpHが3以下である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、該正極室に酸を含む洗浄液を導入した後、アルカリを含む洗浄液を導入することを特徴とする微生物発電方法。
- 請求項3において、該アルカリを含む洗浄液のpHが10以上であることを特徴とする微生物発電方法。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、該正極室内を該洗浄液で満たすと共に該酸素含有ガスで曝気す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、
該正極室に酸を含む洗浄液を間欠的に導入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6において、該酸を含む洗浄液のpHが3以下であることを特徴とする微生物発電装置。
- 請求項6又は7において、該正極室に酸を含む洗浄液を導入した後、アルカリを含む洗浄液を導入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8において、該アルカリを含む洗浄液のpHが10以上であることを特徴とする微生物発電装置。
- 請求項6ないし9のいずれか1項において、該正極室内を該洗浄液で満たすと共に該酸素含有ガスで曝気する手段を設けたことを特徴とする微生物発電装置。
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