JP2019117743A - Power generation device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

To provide a small and lightweight power generation device.SOLUTION: A power generation device 10 includes a sheet material 34 which is a nonconductor, and an electrode 13 having a conductive material infiltrated into the sheet material 34.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、発電装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a power generator and a method of manufacturing the same.

従来、微生物の代謝反応を利用して有機物である燃料を電気エネルギーに変換し、発電する装置が知られている。一般に、この種の発電装置は微生物燃料電池と呼ばれ、アノード電極とカソード電極とを備えている。そして、微生物燃料電池は、燃料としての有機物が微生物によって分解されるときに発生する電子をアノード電極にて回収し、アノード電極から外部回路を経由してカソード電極へ移動させる。また、アノード電極において発生したプロトンは、カソード電極へ移動した電子と酸素と反応して水を生じさせる（例えば、特許文献１参照）。   DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, the apparatus which converts the fuel which is organic substance into an electrical energy, and generates electric power using the metabolic reaction of microorganisms is known. In general, this type of power generation apparatus is called a microbial fuel cell and comprises an anode electrode and a cathode electrode. And a microbial fuel cell collect | recovers the electron which generate | occur | produces when the organic substance as a fuel is decomposed | disassembled by microorganisms by an anode electrode, and makes it move to a cathode electrode from an anode electrode via an external circuit. Also, protons generated at the anode electrode react with the electrons transferred to the cathode electrode and oxygen to generate water (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１５−１７０４６６号公報JP, 2015-170466, A

以上のような微生物燃料電池は、燃料としての有機物を微生物に与えることによって、比較的小さな電力を簡単に生成することができるため、例えば、携帯電話等の小型の電気機器を駆動する非常用バッテリとして用いることが考えられる。
しかしながら、非常時などの限られたときのみに使用される発電装置を常備しておくためには、小型であることや軽量であること等が求められる。
そこで、本発明は、小型かつ軽量に構成することができる発電装置を提供することを目的とする。 The microbial fuel cell as described above can easily generate relatively small electric power by giving organic matter as fuel to the microorganism, so an emergency battery for driving a small electric device such as a mobile phone, for example It is conceivable to use it as
However, in order to always have a power generation device to be used only in a limited time such as an emergency, it is required to be compact and lightweight.
Then, an object of this invention is to provide the electric power generating apparatus which can be comprised small and lightweight.

（１）本発明の第１の観点による発電装置は、
不導体であるシート材と、
前記シート材に浸透された導電材料を有する電極と、を備えている。 (1) A power generator according to a first aspect of the present invention is
Sheet material which is a nonconductor
An electrode having a conductive material infiltrated into the sheet material.

このように、電極を構成する導電材料がシート材に浸透されることによって、小型（薄肉）で軽量な発電装置を構成することができる。   Thus, a small (thin-walled) and light-weight power generator can be configured by infiltrating the sheet material with the conductive material constituting the electrode.

（２）好ましくは、前記シート材が、発電装置の筐体を構成している。
このような構成によって、発電装置の電極と筐体とを一体化し、より小型化することができる。 (2) Preferably, the sheet material constitutes a casing of a power generation device.
With such a configuration, the electrode of the power generation device and the housing can be integrated to further reduce the size.

（３）好ましくは、前記シート材が紙である。
このような構成によって、より軽量で廃棄が容易な発電装置を構成することができる。 (3) Preferably, the sheet material is paper.
With such a configuration, it is possible to configure a power generator that is lighter and easier to discard.

（４）好ましくは、前記電極には、プロトンと電子と酸素とが水になる酸化還元反応を促進する触媒が含まれている。
このような構成によって、当該電極を発電装置のカソード電極として好適に利用することができる。 (4) Preferably, the electrode contains a catalyst that promotes a redox reaction in which protons, electrons and oxygen become water.
With such a configuration, the electrode can be suitably used as a cathode electrode of a power generation device.

（５）好ましくは、前記触媒が、乾燥状態のフェリシアン化カリウムである。   (5) Preferably, the catalyst is potassium ferricyanide in a dry state.

（６）好ましくは、前記触媒が塩化銅である。   (6) Preferably, the catalyst is copper chloride.

（７）好ましくは、前記シート材が、前記導電材料が浸透された面とは反対側の面に疎水化処理が施されている。
このような構成によって、当該シート材を発電装置のセパレータとして好適に利用することができる。 (7) Preferably, in the sheet material, the surface opposite to the surface through which the conductive material penetrates is subjected to a hydrophobization treatment.
With such a configuration, the sheet material can be suitably used as a separator of a power generation device.

（８）本発明の第２の観点による発電装置は、
不導体である第１シート材と、
前記第１シート材と一体でありかつ前記第１シート材との境界で折り曲げられることによって前記第１シート材と重ね合わされる不導体である第２シート材と、
前記第１シート材に、又は、前記第１シート材と前記第２シート材との間に配置されたアノード電極と、
前記第２シート材における前記第１シート材側の面とは反対の面に浸透された導電材料を有するカソード電極と、を備えている。 (8) A power generator according to a second aspect of the present invention is
A first sheet material which is a nonconductor,
A second sheet material that is a non-conductor integrated with the first sheet material and being overlapped with the first sheet material by being bent at a boundary with the first sheet material;
An anode electrode disposed on the first sheet material or between the first sheet material and the second sheet material;
And a cathode electrode having a conductive material infiltrated to the surface opposite to the surface on the side of the first sheet material in the second sheet material.

このような構成によって、小型（薄肉）で軽量な発電装置を構成することができる。また、第１シート材と第２シート材とは一体であるため、発電装置を作製するための部品数を少なくすることができる。   With such a configuration, it is possible to configure a small (thin) and light-weight power generator. In addition, since the first sheet material and the second sheet material are integrated, the number of parts for manufacturing the power generation device can be reduced.

（９）本発明の第３の観点による発電装置は、
不導体である第１シート材と、
前記第１シート材と一体でありかつ前記第１シート材との境界で折り曲げられることによって前記第１シート材と重ね合わされる不導体である第２シート材と、
前記第１シート材に、又は、前記第１シート材と前記第２シート材との間に配置されたアノード電極と、
前記第２シート材における前記第１シート材側の面とは反対の面に配置された導電材料を有するカソード電極と、を備えている。 (9) The power generation apparatus according to the third aspect of the present invention is
A first sheet material which is a nonconductor,
A second sheet material that is a non-conductor integrated with the first sheet material and being overlapped with the first sheet material by being bent at a boundary with the first sheet material;
An anode electrode disposed on the first sheet material or between the first sheet material and the second sheet material;
And a cathode electrode having a conductive material disposed on a surface opposite to the surface on the side of the first sheet material in the second sheet material.

このような構成によって、小型（薄肉）で軽量な発電装置を構成することができる。また、第１シート材と第２シート材とは一体であるため、発電装置を作製するための部品数を少なくすることができる。   With such a configuration, it is possible to configure a small (thin) and light-weight power generator. In addition, since the first sheet material and the second sheet material are integrated, the number of parts for manufacturing the power generation device can be reduced.

（１０）好ましくは、前記第１シート材及び前記第２シート材と一体でありかつ前記第２シート材におけるカソード電極が配置された面を覆う第３シート材を更に備えている。
このような構成によって、第３シート材で電極を保護することができる。 (10) Preferably, it further includes a third sheet material that is integral with the first sheet material and the second sheet material and covers the surface of the second sheet material on which the cathode electrode is disposed.
With such a configuration, the electrode can be protected by the third sheet material.

（１１）好ましくは、前記第１シート材及び前記第２シート材と一体でありかつ前記第１シート材における前記第２シート材側の面とは反対の面を覆う第４シート材を更に備えている。
このような構成によって、第４シート材でアノード電極を保護することができる。 (11) Preferably, it further comprises a fourth sheet material that is integral with the first sheet material and the second sheet material and covers a surface opposite to the surface on the second sheet material side of the first sheet material. ing.
Such a configuration allows the fourth sheet material to protect the anode electrode.

（１２）好ましくは、前記アノード電極が、前記第１シート材とは別体であり、微生物と前記微生物により分解される有機物とが含まれている。
このような構成によって、発電装置を微生物燃料電池として構成することができる。また、アノード電極が第１シート材とは別体であるので、アノード電極に微生物及び有機物を含ませる処理を容易に行うことができる。 (12) Preferably, the anode electrode is a separate body from the first sheet material, and contains a microorganism and an organic substance which is decomposed by the microorganism.
With such a configuration, the power generation device can be configured as a microbial fuel cell. In addition, since the anode electrode is a separate body from the first sheet material, the process of including the microorganism and the organic substance in the anode electrode can be easily performed.

（１３）好ましくは、前記アノード電極が、複数枚のシート状電極材を重ね合わせて構成されている。
このような構成によって、各シート状電極材により多くの微生物及び有機物を短時間で含ませることができる。 (13) Preferably, the anode electrode is configured by overlapping a plurality of sheet-like electrode materials.
Such a configuration allows each sheet-like electrode material to contain many microorganisms and organic substances in a short time.

（１４）好ましくは、前記第２シート材における前記第１シート材側の面に疎水化処理が施されている。
このような構成によって、第２シート材によってセパレータを構成することができる。 (14) Preferably, the surface on the first sheet material side of the second sheet material is subjected to a hydrophobization treatment.
With such a configuration, the second sheet material can constitute a separator.

（１５）好ましくは、前記アノード電極は、炭素繊維をバインダで接合した炭素繊維シート材と、この炭素繊維シート材に含まれた、前記炭素繊維とは異なる導電材料とを備えている。
このような構成によって、アノード電極の電気抵抗を低下させることができる。 (15) Preferably, the anode electrode includes a carbon fiber sheet material in which carbon fibers are joined by a binder, and a conductive material contained in the carbon fiber sheet material, which is different from the carbon fibers.
Such a configuration can reduce the electrical resistance of the anode electrode.

（１６）本発明の第４の観点に係る発電装置の製造方法は、
導電材料を含む水溶液をスタンプの接触面に付着させ、前記接触面を不導体であるシート材に接触させて前記水溶液を前記シート材に浸透させる。
このような方法によって、シート材に所定形状の電極を簡単に形成することができる。 (16) A method of manufacturing a power generation apparatus according to a fourth aspect of the present invention,
An aqueous solution containing a conductive material is attached to the contact surface of the stamp, and the contact surface is brought into contact with the nonconductive sheet material to permeate the aqueous solution into the sheet material.
By such a method, it is possible to easily form an electrode of a predetermined shape on the sheet material.

本発明によれば、発電装置を小型かつ軽量に構成することができる。   According to the present invention, the power generation device can be configured to be small and lightweight.

第１の実施形態に係る発電装置としての微生物燃料電池を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly a microbial fuel cell as a power generator concerning a 1st embodiment. 第２の実施形態に係る発電装置としての水分解電池を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly a water-splitting battery as a power generator concerning a 2nd embodiment. 発電装置の具体的構造の第１例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st example of a concrete structure of a power generator. （ａ）は発電装置の平面図、（ｂ）は同底面図である。(A) is a plan view of a power generation device, (b) is a bottom view of the same. 発電装置を展開した状態の斜視図である。It is a perspective view of the state which developed the electric power generating apparatus. 展開した筐体の平面図である。It is a top view of the developed case. 展開した筐体の底面図である。It is a bottom view of the developed case. （ａ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線における模式的な断面図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における模式な断面図である。(A) is a typical sectional view in the AA line of Drawing 4 (a), (b) is a typical sectional view in the BB line of Drawing 4 (a). 発電装置の具体的構造の第２例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd example of a concrete structure of a power generator. （ａ）は発電装置の平面図、（ｂ）は同底面図である。(A) is a plan view of a power generation device, (b) is a bottom view of the same. 発電装置を展開した状態の斜視図である。It is a perspective view of the state which developed the electric power generating apparatus. 展開した筐体の平面図である。It is a top view of the developed case. 展開した筐体の底面図である。It is a bottom view of the developed case. （ａ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線における模式的な断面図、（ｂ）は図１０（ａ）のＤ−Ｄ線における模式的な断面図である。(A) is a typical sectional view in the CC line of Drawing 10 (a), (b) is a typical sectional view in the DD line of Drawing 10 (a). 発電装置の具体的構造の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the concrete structure of an electric power generating apparatus. 発電装置の筐体にカソード電極を形成する様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that a cathode electrode is formed in the housing | casing of a power generation device. アノード電極の種類を変化させたときの微生物燃料電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a microbial fuel cell when changing the kind of anode electrode. アノード電極の種類を変化させたときの微生物燃料電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a microbial fuel cell when changing the kind of anode electrode. アノード電極の種類を変化させたときの微生物燃料電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a microbial fuel cell when changing the kind of anode electrode. 微生物燃料電池の最大電力密度を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum power density of a microbial fuel cell. 微生物燃料電池の最大電力密度を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum power density of a microbial fuel cell. アノード電極を形成するカーボンペーパーの数を変化させたときの微生物燃料電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a microbial fuel cell when changing the number of carbon papers which form an anode electrode. アノード電極を形成するカーボンペーパーの数を変化させたときの微生物燃料電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a microbial fuel cell when changing the number of carbon papers which form an anode electrode. 電池作製後の時間の経過に伴う微生物燃料電池の特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the characteristic of the microbial fuel cell with progress of time after battery preparation. 電池作製後の時間の経過に伴う微生物燃料電池の特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the characteristic of the microbial fuel cell with progress of time after battery preparation. アノード電極の種類を変化させたときの水分解電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a water-splitting battery when changing the kind of anode electrode. アノード電極の種類を変化させたときの水分解電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a water-splitting battery when changing the kind of anode electrode. アノード電極の種類を変化させたときの水分解電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a water-splitting battery when changing the kind of anode electrode. 水分解電池の最大電力密度を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum power density of a water-splitting battery. 水分解電池の最大電力密度を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum power density of a water-splitting battery. アノード電極を形成するカーボンペーパーの数を変化させたときの水分解電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a water-splitting battery when the number of carbon papers which form an anode electrode is changed. アノード電極を形成するカーボンペーパーの数を変化させたときの水分解電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a water-splitting battery when the number of carbon papers which form an anode electrode is changed. 水分解電池の最大電力密度を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum power density of a water-splitting battery. 水分解電池の最大電力密度を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum power density of a water-splitting battery. アノード領域に供給する溶液の種類を変えたときの水分解電池の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a water-splitting battery when the kind of solution supplied to an anode field is changed.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本明細書では、発電装置として作動原理の異なる二種類の電池、具体的には微生物燃料電池と水分解電池とをそれぞれ説明する。その後、各電池に適用することができる発電装置の具体的構造について例示する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present specification, two types of cells having different operation principles, specifically, a microbial fuel cell and a water-splitting cell, will be described as a power generation device. Then, it illustrates about the specific structure of the electric power generating apparatus applicable to each battery.

［微生物燃料電池］
図１は、第１の実施形態に係る発電装置としての微生物燃料電池を概略的に示す説明図である。
この微生物燃料電池１０は、微生物２０が有機物である燃料を分解する作用を利用して発電を行うものである。微生物燃料電池１０は、筐体１１と、アノード電極１２と、カソード電極１３と、セパレータ１４とを備えている。 [Microbial fuel cell]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a microbial fuel cell as a power generation device according to the first embodiment.
The microbial fuel cell 10 generates electricity using the action of the microorganism 20 decomposing fuel which is an organic substance. The microbial fuel cell 10 includes a housing 11, an anode electrode 12, a cathode electrode 13, and a separator 14.

筐体１１は、アノード電極１２が配置されるアノード領域１７を備えており、このアノード領域１７内には外部から供給された水分を貯留することができる。ただし、発電装置１０の不使用時には、アノード領域１７は乾燥状態とされる。
アノード電極１２とカソード電極１３とは外部回路（負荷抵抗）１５を介して電気配線により電気的に接続されている。 The housing 11 includes an anode region 17 in which the anode electrode 12 is disposed, and the anode region 17 can store water supplied from the outside. However, when the power generation device 10 is not used, the anode region 17 is in a dry state.
The anode electrode 12 and the cathode electrode 13 are electrically connected via an external circuit (load resistance) 15 by an electrical wiring.

（アノード電極）
アノード電極１２は、炭素材料を含む炭素繊維シート材により構成されている。炭素繊維シート材は、炭素繊維をバインダによって結合させたものであり、例えば一般に電極として用いられる市販のカーボンペーパーを用いることができる。炭素材料は、炭素繊維とは異なる材料であり、例えば活性炭である。 (Anode electrode)
The anode electrode 12 is made of a carbon fiber sheet material containing a carbon material. The carbon fiber sheet material is obtained by bonding carbon fibers with a binder, and for example, commercially available carbon paper generally used as an electrode can be used. The carbon material is a material different from carbon fiber, and is, for example, activated carbon.

本実施形態のアノード電極１２に含まれる活性炭は導体（導電材料）であり、アノード電極１２の電気抵抗を低下させる。また、活性炭は、水を分解する触媒としても機能する。具体的には、活性炭は、水を分解してプロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）を生成する機能を有する。また、アノード電極１２には、炭素材料として活性炭の他に、導体であるカーボンナノチューブが含まれる。ただし、カーボンナノチューブは省略してもよい。 The activated carbon contained in the anode electrode 12 of the present embodiment is a conductor (conductive material), and reduces the electrical resistance of the anode electrode 12. Activated carbon also functions as a catalyst for decomposing water. Specifically, activated carbon has a function of decomposing water to generate protons (H + ) and electrons (e − ). In addition to activated carbon as a carbon material, the anode electrode 12 contains carbon nanotubes as a conductor. However, carbon nanotubes may be omitted.

アノード電極１２は、例えば次のように作製することができる。まず、カーボンナノチューブと活性炭の粉末とを分散させた水溶液に、炭素繊維シート材を所定時間浸す。これにより炭素繊維シート材にカーボンナノチューブと活性炭とが浸透する。その後、炭素繊維シート材を乾燥させる。この状態のアノード電極１２は疎水性となるため、さらにプラズマ処理を施すことによって親水性を高める。カーボンナノチューブは、炭素繊維シート材に活性炭を接合させるためのバインダとしても機能し、炭素繊維シート材に活性炭を安定して接合させることができる。   The anode electrode 12 can be produced, for example, as follows. First, a carbon fiber sheet material is immersed for a predetermined time in an aqueous solution in which carbon nanotubes and activated carbon powder are dispersed. Thereby, the carbon nanotube and the activated carbon permeate the carbon fiber sheet material. Thereafter, the carbon fiber sheet material is dried. Since the anode electrode 12 in this state is hydrophobic, it is further treated with plasma to increase its hydrophilicity. The carbon nanotube also functions as a binder for bonding the activated carbon to the carbon fiber sheet material, and the activated carbon can be stably bonded to the carbon fiber sheet material.

また、カーボンナノチューブを省略する場合には、活性炭を含む水溶液に炭素繊維シート材を所定時間浸し、その後、炭素繊維シートを乾燥させることによってアノード電極１２を作製することができる。   Moreover, when a carbon nanotube is abbreviate | omitted, the anode electrode 12 can be produced by immersing a carbon fiber sheet material in the aqueous solution containing activated carbon for a predetermined time, and drying a carbon fiber sheet after that.

アノード電極１２には、有機物を分解する微生物２０が保持されている。すなわち、アノード電極１２は、微生物２０を保持するための「保持体」を構成している。
アノード電極１２は、微生物２０を培養している培養液に所定時間浸した後、乾燥させることによって微生物２０を乾燥状態で保持することができる。このとき、培養液に含まれるエサである有機物もアノード電極１２に含まれ、乾燥状態で保持された状態となる。 The anode electrode 12 holds a microorganism 20 that decomposes the organic matter. That is, the anode electrode 12 constitutes a “support” for holding the microorganism 20.
The anode electrode 12 can hold the microorganism 20 in a dry state by immersing in a culture solution in which the microorganism 20 is cultured for a predetermined time and then drying it. At this time, the organic matter which is food contained in the culture solution is also contained in the anode electrode 12 and is kept in a dry state.

（微生物）
微生物２０としては、大腸菌、酵母菌、又は枯草菌を用いることができる。大腸菌及び酵母菌は、グルコース等の有機物を分解することができる。枯草菌としては、納豆菌を用いることができる。枯草菌は、有機物としてのセルロースやグルコースを分解する。また、枯草菌は、栄養分が枯渇すると、芽胞を形成して休眠状態となり、高温状態や乾燥状態等の劣悪な環境下においても長期間にわたって生存状態を維持する。一方、芽胞を形成した枯草菌は、栄養が与えられると休眠状態を終えて発芽し、増殖する。このような枯草菌の性質を利用することによって、長期保存可能な発電装置１０を実現することができる。なお、本発明で用いる微生物は、乾燥状態で生存可能でないものであってもよく、セルロースやグルコース以外の有機物を分解するものであってもよい。 (Microbe)
As the microorganism 20, E. coli, yeast or Bacillus subtilis can be used. E. coli and yeast can degrade organic matter such as glucose. As Bacillus subtilis, natto can be used. Bacillus subtilis degrades cellulose and glucose as organic matter. In addition, when nutrients are depleted, Bacillus subtilis forms spores and becomes dormant, and maintains survival for a long period of time even in a poor environment such as high temperature or dryness. On the other hand, B. subtilis which has formed spores leaves a dormant state and germinates and proliferates when it receives nutrition. By utilizing such a property of Bacillus subtilis, a long-term storable power generator 10 can be realized. The microorganism used in the present invention may not be viable in a dry state, or may be one that decomposes organic substances other than cellulose and glucose.

（カソード電極）
カソード電極１３は、炭素材料及び酸化還元用の触媒を含むシート材により構成されている。シート材は不導体である。シート材は、例えばパルプ等の植物繊維により形成された濾紙が用いられる。炭素材料には、導体（導電材料）であるカーボンナノチューブが用いられる。触媒は、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）と酸素（Ｏ２）が水（Ｈ２Ｏ）になる酸化還元反応を促進する触媒である。触媒としては、例えばフェリシアン化カリウム又はＣｕＣｌ２（塩化銅）が用いられる。 (Cathode electrode)
The cathode electrode 13 is made of a sheet material containing a carbon material and a catalyst for redox. The sheet material is nonconductive. The sheet material is, for example, a filter paper formed of vegetable fibers such as pulp. As a carbon material, a carbon nanotube which is a conductor (conductive material) is used. The catalyst is a catalyst that promotes a redox reaction in which protons (H + ), electrons (e − ) and oxygen (O 2 ) become water (H 2 O). As a catalyst, for example, potassium ferricyanide or CuCl 2 (copper chloride) is used.

カソード電極１３は、例えば、次のように作製することができる。カソード電極１３は、カーボンナノチューブと触媒とを含む水溶液を濾紙に付着させて浸透させ、その後乾燥させることによって作製することができる。カソード電極１３は、乾燥した環境で用いられる、いわゆるエアカソードである。   The cathode electrode 13 can be produced, for example, as follows. The cathode electrode 13 can be produced by attaching an aqueous solution containing carbon nanotubes and a catalyst to filter paper, making the filter paper infiltrate, and then drying it. The cathode electrode 13 is a so-called air cathode used in a dry environment.

（セパレータ）
セパレータ１４は、アノード領域１７で発生したプロトン（水素イオン）を透過可能であり、アノード領域１７内の水分の透過を防止するものである。このセパレータ１４として、一般的にはプロトン交換膜（ＰＥＭ）が用いられる。ただし、本実施形態では、ＰＥＭに代えて、疎水化処理が施されたシート材がセパレータ１４として用いられている。この場合、例えば、不導体であるパルプ等の植物繊維により形成された濾紙（例えば、孔径が約５μｍ）に防水剤を塗布（疎水化処理）することによってセパレータ１４を作製することができる。紙製のセパレータ１４は、プロトン交換膜と比べて安価に作製することができるとともに、使用後の廃棄が容易になるという利点を有する。 (Separator)
The separator 14 is permeable to protons (hydrogen ions) generated in the anode region 17 and prevents permeation of water in the anode region 17. A proton exchange membrane (PEM) is generally used as the separator 14. However, in the present embodiment, a sheet material subjected to a hydrophobic treatment is used as the separator 14 in place of the PEM. In this case, the separator 14 can be produced, for example, by applying (hydrophobizing) a waterproofing agent to a filter paper (for example, with a pore diameter of about 5 μm) formed of vegetable fibers such as non-conductive pulp. The separator 14 made of paper can be manufactured at low cost as compared with a proton exchange membrane, and has an advantage of facilitating disposal after use.

セパレータ１４として孔径がより小さい濾紙（例えば、約０．０５μｍ）を用いれば、濾紙自体で水分の透過を阻止することができるため、疎水化処理を行わなくてもよい。しかし、この場合、濾紙が非常に高価となるため、コストの面では、比較的孔径の大きな濾紙に対して疎水化処理を施すことが好ましい。   If filter paper with a smaller pore size (for example, about 0.05 μm) is used as the separator 14, the filter paper itself can block the permeation of water, so it is not necessary to perform the hydrophobic treatment. However, in this case, since the filter paper is very expensive, in terms of cost, it is preferable to subject the filter paper having a relatively large pore size to a hydrophobization treatment.

（発電装置の作用）
図１に示すように、微生物燃料電池１０のアノード領域１７に水分が供給されると、アノード電極１２に保持されていた微生物２０は有機物を分解し、プロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）を生成する。電子（ｅ−）は、アノード電極１２で回収され、外部回路を経由してカソード電極１３に移動する。プロトン（Ｈ＋）は、セパレータ１４を透過してカソード電極１３に移動する。カソード電極１３において、外気から取り込まれた酸素と、カソード電極１３に移動した電子（ｅ−）及びプロトン（Ｈ＋）との反応により水が発生する。 (Function of power generator)
As shown in FIG. 1, when water is supplied to the anode region 17 of the microbial fuel cell 10, the microorganism 20 held by the anode electrode 12 decomposes the organic matter and protons (H + ) and electrons (e − ) Generate Electrons (e − ) are collected by the anode electrode 12 and move to the cathode electrode 13 via an external circuit. The protons (H + ) pass through the separator 14 and move to the cathode electrode 13. At the cathode electrode 13, water is generated by the reaction of oxygen taken in from the outside air, and electrons (e − ) and protons (H + ) transferred to the cathode electrode 13.

アノード電極１２は、炭素繊維シート材に微生物２０と有機物とを含ませたものであるので、外部から燃料を供給しなくても発電を行うことができる。つまり、アノード電極１２自体を燃料として発電を行うことができる。そのため、水さえあれば環境を問わずに発電を行うことができる。例えば、屋外において、河水、海水、雨水、廃水（排水）等を用いて発電を行うことができる。微生物２０を培養した培養液にアノード電極１２を浸すことによって、容易にアノード電極１２に微生物と有機物とを含ませることができる。   The anode electrode 12 is a carbon fiber sheet material in which the microorganisms 20 and the organic matter are contained, and therefore power can be generated without supplying fuel from the outside. That is, power can be generated using the anode electrode 12 itself as a fuel. Therefore, power generation can be performed regardless of the environment if there is only water. For example, in the open air, power can be generated using river water, sea water, rain water, wastewater (drainage), and the like. By immersing the anode electrode 12 in a culture solution in which the microorganism 20 is cultured, the anode electrode 12 can easily contain the microorganism and the organic matter.

アノード電極１２は活性炭を含んでいるので、より内部抵抗が低下する。そのため、出力電圧を高めることが可能となる。アノード電極１２に含まれる活性炭は、水を分解する触媒として作用する。この作用によって水からプロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）を生成し、発電を促進することができる。また、アノード電極１２及びカソード電極１３は、カーボンナノチューブを含んでいるので、表面積が拡大し、内部抵抗が低下する。アノード電極１２の表面積が拡大することによって、より多くの微生物２０を保持することが可能となる。 Since the anode electrode 12 contains activated carbon, the internal resistance is further reduced. Therefore, the output voltage can be increased. The activated carbon contained in the anode electrode 12 acts as a catalyst for decomposing water. By this action, protons (H + ) and electrons (e − ) can be generated from water to promote power generation. Further, since the anode electrode 12 and the cathode electrode 13 contain carbon nanotubes, the surface area is expanded and the internal resistance is reduced. By increasing the surface area of the anode electrode 12, it is possible to retain more microorganisms 20.

また、カソード電極１３には、触媒としてフェリシアン化カリウム又はＣｕＣｌ２が含まれているので、カソード電極１３において、酸素とプロトンと電子とが水になる酸化還元反応を促進することができ、出力電圧をより高めることができる。 Further, since the cathode electrode 13 contains potassium ferricyanide or CuCl 2 as a catalyst, the cathode electrode 13 can promote the redox reaction in which oxygen, protons and electrons become water, and the output voltage It can be raised more.

［水分解電池］
図２は、第２の実施形態に係る発電装置としての水分解電池の概略的に示す説明図である。
本実施形態の水分解電池１０は、水を分解する作用を利用して発電を行うものである。水分解電池１０は、筐体１１と、アノード電極１２と、カソード電極１３と、セパレータ１４とを備えている。 [Water-splitting battery]
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a water-splitting battery as a power generation device according to a second embodiment.
The water-splitting battery 10 of the present embodiment generates power using the action of decomposing water. The water-splitting battery 10 includes a housing 11, an anode electrode 12, a cathode electrode 13, and a separator 14.

筐体１１は、アノード電極１２が配置されるアノード領域１７を備えており、このアノード領域１７内には外部から供給された水分を貯留することができる。ただし、発電装置１０の不使用時には、アノード領域１７は乾燥状態とされる。
アノード電極１２とカソード電極１３とは外部回路（負荷抵抗）１５を介して電気配線により電気的に接続されている。 The housing 11 includes an anode region 17 in which the anode electrode 12 is disposed, and the anode region 17 can store water supplied from the outside. However, when the power generation device 10 is not used, the anode region 17 is in a dry state.
The anode electrode 12 and the cathode electrode 13 are electrically connected via an external circuit (load resistance) 15 by an electrical wiring.

（アノード電極）
アノード電極１２は、炭素材料を含む炭素繊維シート材により構成されている。炭素繊維シート材は、炭素繊維をバインダによって結合させたものであり、例えば一般に電極として用いられる市販のカーボンペーパーを用いることができる。炭素材料は、炭素繊維とは異なる材料であり、例えば活性炭である。
本実施形態のアノード電極１２に含まれる活性炭は導体（導電材料）であり、アノード電極１２の電気抵抗を低下させる。また、活性炭は、水を分解する触媒としても機能する。具体的には、活性炭は、水を分解してプロトン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）を生成する機能を有する。また、アノード電極１２には、炭素材料として活性炭の他に、導体であるカーボンナノチューブが含まれる。ただし、カーボンナノチューブは省略してもよい。 (Anode electrode)
The anode electrode 12 is made of a carbon fiber sheet material containing a carbon material. The carbon fiber sheet material is obtained by bonding carbon fibers with a binder, and for example, commercially available carbon paper generally used as an electrode can be used. The carbon material is a material different from carbon fiber, and is, for example, activated carbon.
The activated carbon contained in the anode electrode 12 of the present embodiment is a conductor (conductive material), and reduces the electrical resistance of the anode electrode 12. Activated carbon also functions as a catalyst for decomposing water. Specifically, activated carbon has a function of decomposing water to generate protons (H + ) and electrons (e − ). In addition to activated carbon as a carbon material, the anode electrode 12 contains carbon nanotubes as a conductor. However, carbon nanotubes may be omitted.

アノード電極１２は、例えば次のように作製することができる。まず、カーボンナノチューブと活性炭の粉末とを分散させた水溶液に、炭素繊維シート材を所定時間浸す。これにより炭素繊維シート材にカーボンナノチューブと活性炭とが浸透する。その後、炭素繊維シート材を乾燥させる。この状態のアノード電極１２は疎水性となるため、さらにプラズマ処理を施すことによって親水性を高める。カーボンナノチューブは、炭素繊維シート材に活性炭を接合させるためのバインダとしても機能し、炭素繊維シート材に活性炭を安定して接合させることができる。   The anode electrode 12 can be produced, for example, as follows. First, a carbon fiber sheet material is immersed for a predetermined time in an aqueous solution in which carbon nanotubes and activated carbon powder are dispersed. Thereby, the carbon nanotube and the activated carbon permeate the carbon fiber sheet material. Thereafter, the carbon fiber sheet material is dried. Since the anode electrode 12 in this state is hydrophobic, it is further treated with plasma to increase its hydrophilicity. The carbon nanotube also functions as a binder for bonding the activated carbon to the carbon fiber sheet material, and the activated carbon can be stably bonded to the carbon fiber sheet material.

また、カーボンナノチューブを省略する場合には、活性炭を含む水溶液に炭素繊維シート材を所定時間浸し、その後、炭素繊維シートを乾燥させることによってアノード電極１２を作製することができる。   Moreover, when a carbon nanotube is abbreviate | omitted, the anode electrode 12 can be produced by immersing a carbon fiber sheet material in the aqueous solution containing activated carbon for a predetermined time, and drying a carbon fiber sheet after that.

（カソード電極）
カソード電極１３は、微生物燃料電池のカソード電極１３と同一である。すなわち、カソード電極１３は、炭素材料及び酸化還元用の触媒を含むシート材により構成されている。シート材は、不導体である。シート材は、例えばパルプ等の植物繊維により形成された濾紙が用いられる。炭素材料には、導体（導電材料）であるカーボンナノチューブが用いられる。触媒は、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）と酸素（Ｏ２）が水（Ｈ２Ｏ）になる酸化還元反応を促進する触媒である。触媒としては、例えばフェリシアン化カリウム又はＣｕＣｌ２が用いられる。 (Cathode electrode)
The cathode electrode 13 is identical to the cathode electrode 13 of the microbial fuel cell. That is, the cathode electrode 13 is formed of a sheet material containing a carbon material and a catalyst for redox. The sheet material is a nonconductor. The sheet material is, for example, a filter paper formed of vegetable fibers such as pulp. As a carbon material, a carbon nanotube which is a conductor (conductive material) is used. The catalyst is a catalyst that promotes a redox reaction in which protons (H + ), electrons (e − ) and oxygen (O 2 ) become water (H 2 O). As a catalyst, for example, potassium ferricyanide or CuCl 2 is used.

カソード電極１３は、例えば、次のように作製することができる。カソード電極１３は、カーボンナノチューブと触媒とを含む水溶液を濾紙に付着させて浸透させ、その後乾燥させることによって作製することができる。カソード電極１３は、乾燥した環境で用いられる、いわゆるエアカソードである。   The cathode electrode 13 can be produced, for example, as follows. The cathode electrode 13 can be produced by attaching an aqueous solution containing carbon nanotubes and a catalyst to filter paper, making the filter paper infiltrate, and then drying it. The cathode electrode 13 is a so-called air cathode used in a dry environment.

（セパレータ）
セパレータ１４は、アノード領域１７で発生したプロトン（水素イオン）を透過可能であり、アノード領域１７内の水分の透過を防止するものである。このセパレータ１４として、一般的にはプロトン交換膜（ＰＥＭ）が用いられるが、本実施形態の水分解電池１０では、前述の微生物燃料電池と同様に、ＰＥＭに代えて疎水化処理が施されたシート材がセパレータ１４として用いられている。この場合、例えば、不導体であるパルプ等の植物繊維により形成された濾紙（例えば、孔径が約５μｍ）に防水剤を塗布（疎水化処理）することによってセパレータ１４を作製することができる。紙製のセパレータ１４は、プロトン交換膜と比べて、安価に作製することができるとともに、使用後の廃棄が容易になるという利点を有する。 (Separator)
The separator 14 is permeable to protons (hydrogen ions) generated in the anode region 17 and prevents permeation of water in the anode region 17. Although a proton exchange membrane (PEM) is generally used as the separator 14, in the water-splitting battery 10 of the present embodiment, in place of the PEM, a hydrophobization treatment is performed as in the above-described microbial fuel cell. A sheet material is used as the separator 14. In this case, the separator 14 can be produced, for example, by applying (hydrophobizing) a waterproofing agent to a filter paper (for example, with a pore diameter of about 5 μm) formed of vegetable fibers such as non-conductive pulp. The separator 14 made of paper has advantages of being able to be manufactured at low cost as compared with a proton exchange membrane and facilitating disposal after use.

セパレータ１４として孔径がより小さい濾紙（例えば、約０．０５μｍ）を用いれば、濾紙自体で水分の透過を阻止することができるため、疎水化処理を行わなくてもよい。しかし、この場合、濾紙が非常に高価となるため、コストの面では、比較的孔径の大きな濾紙に対して疎水化処理を施すことが好ましい。   If filter paper with a smaller pore size (for example, about 0.05 μm) is used as the separator 14, the filter paper itself can block the permeation of water, so it is not necessary to perform the hydrophobic treatment. However, in this case, since the filter paper is very expensive, in terms of cost, it is preferable to subject the filter paper having a relatively large pore size to a hydrophobization treatment.

（発電装置の作用）
図２に示すように、水分解電池１０のアノード領域１７に水分が供給されると、アノード電極１２に含まれる活性炭の触媒としての機能により、水が酸素とプロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とに分解される。電子（ｅ−）は、アノード電極１２で回収され、外部回路を経由してカソード電極１３に移動する。プロトン（Ｈ＋）は、セパレータ１４を透過してカソード電極１３に移動する。カソード電極１３において、外気から取り込まれた酸素と、カソード電極１３に移動した電子（ｅ−）及びプロトン（Ｈ＋）との反応により水が発生する。 (Function of power generator)
As shown in FIG. 2, when water is supplied to the anode region 17 of the water-splitting battery 10, the water functions as oxygen, proton (H + ) and electrons (e) due to the function of activated carbon contained in the anode electrode 12. - ) And Electrons (e − ) are collected by the anode electrode 12 and move to the cathode electrode 13 via an external circuit. The protons (H + ) pass through the separator 14 and move to the cathode electrode 13. At the cathode electrode 13, water is generated by the reaction of oxygen taken in from the outside air, and electrons (e − ) and protons (H + ) transferred to the cathode electrode 13.

アノード電極１２は、炭素繊維シート材に活性炭を含ませたものであるので、外部から燃料等を供給しなくても水を供給するだけで発電を行うことができる。そのため、水さえあれば環境を問わずに発電を行うことができる。例えば、屋外において、河水、海水、雨水、廃水（排水）等を用いて発電を行うことができる。また、微生物燃料電池のように、微生物２０や有機物も不要である。そのため、電池１０をより簡単且つ安価に作製することができる。   Since the anode electrode 12 is a carbon fiber sheet material containing activated carbon, power can be generated only by supplying water without supplying fuel from the outside. Therefore, power generation can be performed regardless of the environment if there is only water. For example, in the open air, power can be generated using river water, sea water, rain water, wastewater (drainage), and the like. Further, unlike the microbial fuel cell, the microorganism 20 and the organic matter are also unnecessary. Therefore, the battery 10 can be manufactured more easily and inexpensively.

アノード電極１２及びカソード電極１３は、カーボンナノチューブを含んでいるので、表面積が拡大し、内部抵抗が低下する。
また、アノード電極１２は、活性炭を含んでいるので、より内部抵抗が低下する。そのため、出力電圧を高めることが可能となる。 Since the anode electrode 12 and the cathode electrode 13 contain carbon nanotubes, the surface area is expanded and the internal resistance is reduced.
Moreover, since the anode electrode 12 contains activated carbon, internal resistance falls more. Therefore, the output voltage can be increased.

また、カソード電極１３には、触媒としてフェリシアン化カリウム又はＣｕＣｌ２が含まれているので、カソード電極１３において、酸素とプロトンと電子とが水になる酸化還元反応を促進することができ、出力電圧をより高めることができる。 Further, since the cathode electrode 13 contains potassium ferricyanide or CuCl 2 as a catalyst, the cathode electrode 13 can promote the redox reaction in which oxygen, protons and electrons become water, and the output voltage It can be raised more.

［発電装置の具体的構造］
以下、上記各実施形態の発電装置に適用することができる具体的な発電装置の構造について説明する。以下の各例の発電装置は、例えば非常用バッテリとして使用することが想定され、平常時は、乾燥状態で保存され、非常時のみに発電を行って電気機器等に通電を行い、使用後は廃棄される使い捨てタイプとされている。 [Specific structure of power generator]
Hereinafter, the structure of the specific electric power generating apparatus which can be applied to the electric power generating apparatus of said each embodiment is demonstrated. For example, it is assumed that the power generator of each of the following examples is used as an emergency battery, is normally stored in a dry state, generates power only in an emergency, energizes an electric device etc., and after use It is considered as a disposable type to be discarded.

（第１例）
図３は、発電装置の具体的構造の第１例を示す斜視図である。図４（ａ）は発電装置の平面図、図４（ｂ）は同底面図である。
発電装置である電池１０の筐体１１は、平面視及び底面視において矩形状、具体的には正方形状に形成されている。また、筐体１１の表面側と、裏面側とには、それぞれケーブルの端子を接続するための端子接続部３３ｂ，３４ｂが設けられている。 (First example)
FIG. 3 is a perspective view showing a first example of a specific structure of the power generation device. Fig.4 (a) is a top view of a generator, FIG.4 (b) is the bottom view.
The housing 11 of the battery 10, which is a power generation device, is formed in a rectangular shape, specifically a square shape, in plan view and bottom view. Further, terminal connection portions 33b and 34b for connecting the terminals of the cable are provided on the front surface side and the rear surface side of the housing 11, respectively.

筐体１１は、表面側に配置された第１外装シート材（本発明の第４シート材）３１と、裏面側に配置された第２外装シート材３２（本発明の第３シート材）とを有している。筐体１１は、第１外装シート材３１と第２外装シート材３２との間に、第１及び第２内装シート材（本発明の第１及び第２シート材）３３，３４を有している。第１及び第２外装シート材３１，３２、第１及び第２内装シート材３３，３４は、１枚のシート材を折り畳むことによって構成されている。   The housing 11 includes a first exterior sheet material (fourth sheet material of the present invention) 31 disposed on the front surface side, and a second exterior sheet material 32 (third sheet material of the present disclosure) disposed on the back surface side. have. The housing 11 has first and second interior sheet materials (first and second sheet materials of the present invention) 33, 34 between the first exterior sheet material 31 and the second exterior sheet material 32. There is. The first and second exterior sheet materials 31 and 32, and the first and second interior sheet materials 33 and 34 are configured by folding one sheet material.

図５は、発電装置を展開した状態の斜視図、図６は、展開した筐体の平面図、図７は、展開した筐体の底面図である。
第１例の電池１０の筐体１１は、第１内装シート材３３、第２内装シート材３４、第１外装シート材３１、及び第２外装シート材３２がこの順で１列に接続された１枚の帯状のシート材３０により構成されている。このシート材３０は、前述のカソード電極１３及びセパレータ１４で用いられるシート材と同種のシート材により構成される。そして、第１例の電池１０は、筐体１１を構成するシート材３０を用いてカソード電極及びセパレータが形成されている。第１例のシート材３０は、不導体である濾紙により形成されている。 FIG. 5 is a perspective view of a state in which the power generation device is expanded, FIG. 6 is a plan view of the expanded case, and FIG. 7 is a bottom view of the expanded case.
In the case 11 of the battery 10 of the first example, the first interior sheet material 33, the second interior sheet material 34, the first exterior sheet material 31, and the second exterior sheet material 32 are connected in one row in this order It is comprised by the strip | belt-shaped sheet material 30 of 1 sheet. The sheet material 30 is formed of the same sheet material as the sheet material used in the cathode electrode 13 and the separator 14 described above. Further, in the battery 10 of the first example, the cathode electrode and the separator are formed using the sheet material 30 constituting the casing 11. The sheet material 30 of the first example is formed of filter paper which is a nonconductor.

第１内装シート材３３の中央には矩形状の開口３３ａが形成されている。また、第１内装シート材３３の一方の面には、アノード電極１２用の端子接続部３３ｂが設けられている。この端子接続部３３ｂは、開口３３ａの１辺と、これに近接する第１内装シート材３３の側辺との間に渡って設けられている。また、端子接続部３３ｂは、図６に示すように、開口３３ａを介して第１内装シート材３３の他方の面側にも設けられている。この端子接続部３３ｂは、導電性を有している。端子接続部３３ｂは、例えば、カーボンナノチューブを分散した水溶液を、第１内装シート材３３に浸透させることによって構成されている。   At the center of the first inner sheet 33, a rectangular opening 33a is formed. Further, on one surface of the first inner sheet 33, a terminal connection portion 33b for the anode electrode 12 is provided. The terminal connection portion 33 b is provided so as to extend between one side of the opening 33 a and the side of the first interior sheet 33 adjacent to the opening 33 a. Further, as shown in FIG. 6, the terminal connection portion 33b is also provided on the other surface side of the first interior sheet material 33 via the opening 33a. The terminal connection portion 33 b has conductivity. The terminal connection portion 33 b is configured, for example, by infiltrating an aqueous solution in which carbon nanotubes are dispersed into the first inner sheet material 33.

図５及び図６に示すように、第２内装シート材３４の一方の面には、カソード電極１３と端子接続部３４ｂとが設けられている。このカソード電極１３及び端子接続部３４ｂは、前述したように、カーボンナノチューブと酸化還元用触媒とを含む水溶液を第２内装シート材３４に浸透させることによって設けられている。より具体的には、図１６に示すように、カソード電極１３と端子接続部３４ｂとを象ったスタンプ４０の接触面４０ａに前記水溶液を付着させ、第２内装シート材３４の一方の面に、スタンプ４０の接触面４０ａを接触させることによってカソード電極１３と端子接続部３４ｂとを第２内装シート材３４に設けることができる。   As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the cathode electrode 13 and the terminal connection portion 34 b are provided on one surface of the second interior sheet material 34. As described above, the cathode electrode 13 and the terminal connection portion 34 b are provided by infiltrating the second inner sheet material 34 with an aqueous solution containing carbon nanotubes and a redox catalyst. More specifically, as shown in FIG. 16, the aqueous solution is attached to the contact surface 40 a of the stamp 40 representing the cathode electrode 13 and the terminal connection portion 34 b, and one surface of the second interior sheet material 34 is The cathode electrode 13 and the terminal connection portion 34 b can be provided on the second inner sheet member 34 by bringing the contact surface 40 a of the stamp 40 into contact with each other.

また、図７に示すように、第２内装シート材３４の他方の面には、防水剤３６が塗布されている。この防水剤は、少なくともカソード電極１３の裏面側に重複する範囲に設けられている。より好ましくは、防水剤３６は、第２内装シート材３４の他方の面全体に施される。この第２内装シート材３４は、電池１０のセパレータ１４（図１及び図２参照）を構成している。すなわち、第２内装シート材３４は、アノード電極１２側からプロトン（Ｈ＋）の透過を許容し、水分の透過を防止している。 Further, as shown in FIG. 7, a waterproofing agent 36 is applied to the other surface of the second interior sheet material 34. The waterproofing agent is provided at least in a range overlapping with the back surface side of the cathode electrode 13. More preferably, the waterproofing agent 36 is applied to the entire other surface of the second inner sheet material 34. The second inner sheet member 34 constitutes the separator 14 (see FIGS. 1 and 2) of the battery 10. That is, the second inner sheet member 34 allows permeation of protons (H + ) from the anode electrode 12 side, and prevents permeation of water.

図５〜図７に示すように、第１外装シート材３１には、外部から電池１０内へ水を供給するための給水孔３１ａが形成されている。この給水孔３１ａは、筐体１１を折り畳んだ状態でアノード電極１２を外部に露出させる。
また、第１外装シート材３１の側辺には、筐体１１を折り畳んだ状態でアノード電極１２用の端子接続部３３ｂを外部に露出させるための切欠部３１ｂが形成されている。 As shown in FIGS. 5 to 7, a water supply hole 31 a for supplying water from the outside into the battery 10 is formed in the first exterior sheet material 31. The water supply hole 31 a exposes the anode electrode 12 to the outside in a state where the housing 11 is folded.
Further, on the side of the first exterior sheet material 31, a notch 31b for exposing the terminal connection portion 33b for the anode electrode 12 to the outside in a state where the housing 11 is folded is formed.

第２外装シート材３２の側辺には、筐体１１を折り畳んだ状態でカソード電極１３用の端子接続部３４ｂを外部に露出させるための切欠部３２ｂが形成されている。
筐体１１を構成する帯状のシート材３０の第２外装シート材３２側の端部には、２つの差し込み片３５ａが設けられている。この差し込み片３５ａは、図３に示すように、筐体１１を折り畳んだ状態で第２内装シート材３４と第１外装シート材３１との境界に形成されたスリット３５ｂに差し込まれる。これによって、筐体１１が折り畳んだ状態で保持される。 The side of the second exterior sheet material 32 is formed with a notch 32 b for exposing the terminal connection portion 34 b for the cathode electrode 13 to the outside in a state where the housing 11 is folded.
Two insertion pieces 35 a are provided at an end of the strip-shaped sheet material 30 constituting the housing 11 on the second exterior sheet material 32 side. As shown in FIG. 3, the insertion piece 35 a is inserted into a slit 35 b formed at the boundary between the second inner sheet 34 and the first outer sheet 31 in a state where the housing 11 is folded. Thus, the housing 11 is held in the folded state.

図５に示すように、アノード電極１２は、複数の炭素繊維シート材（シート状電極材）１２ａを重ね合わせることによって構成され、第１内装シート材３３の他方の面、すなわち端子接続部３３ｂとは反対側の面における開口３３ａに合わせて配置される。   As shown in FIG. 5, the anode electrode 12 is formed by overlapping a plurality of carbon fiber sheet materials (sheet-like electrode materials) 12a, and the other surface of the first interior sheet material 33, that is, the terminal connection portion 33b. Are aligned with the openings 33a in the opposite surface.

図８（ａ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線における模式的な断面図、図８（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における模式的な断面図である。
アノード電極１２は、第１内装シート材３３と第２内装シート材３４との間に挟まれている。第１内装シート材３３と第２内装シート材３４とは、アノード電極１２の周囲において接着材３７で接着されている。また、アノード電極１２は、第２内装シート材３４に設けられた防水剤３６に重ね合わされている。 Fig.8 (a) is a typical sectional view in the AA line of FIG. 4 (a), FIG.8 (b) is a schematic sectional view in the BB line of FIG. 4 (a).
The anode electrode 12 is sandwiched between the first inner sheet 33 and the second inner sheet 34. The first inner sheet 33 and the second inner sheet 34 are bonded with an adhesive 37 around the anode electrode 12. Further, the anode electrode 12 is superimposed on the waterproofing agent 36 provided on the second inner sheet material 34.

第１外装シート材３１の給水孔３１ａからアノード電極１２に水が供給されると、図１及び図２で説明したように、電子がアノード電極１２から端子接続部３３ｂを介して負荷１５へ流れ、カソード電極１３へ移動する。一方、アノード電極１２において発生したプロトン（Ｈ＋）は、セパレータ１４を構成する第２内装シート材３４を透過してカソード電極１３に到り、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）と外気の酸素とによって水（Ｈ２Ｏ）が生成される。 When water is supplied to the anode electrode 12 from the water supply holes 31a of the first exterior sheet material 31, electrons flow from the anode electrode 12 to the load 15 through the terminal connection portion 33b as described in FIGS. 1 and 2. , Move to the cathode electrode 13. On the other hand, protons (H + ) generated in the anode electrode 12 pass through the second inner sheet member 34 constituting the separator 14 to reach the cathode electrode 13, and the protons (H + ), electrons (e − ) and outside air Water (H 2 O) is generated by

本例の電池１０は、筐体１１が紙（濾紙）で形成され、紙を折り畳むことによって構成されている。したがって、電池１０をより小型（薄肉）で軽量に形成することができる。
また、第１例の電池１０は、筐体１１を構成する第２内装シート材３４と一体にカソード電極１３が設けられている。そのため、第２内装シート材３４とは別体でカソード電極１３を設ける場合に比べて電池１０を小型化（薄肉化）かつ軽量化することができる。また、アノード電極１２側からプロトン（Ｈ＋）をより迅速にカソード電極１３に移動させることができ、酸化還元反応のレスポンスが良好となって発電効率を向上させることができる。 In the battery 10 of this example, the housing 11 is formed of paper (filter paper), and is configured by folding the paper. Therefore, the battery 10 can be formed smaller (thin) and lighter.
Further, in the battery 10 of the first example, the cathode electrode 13 is provided integrally with the second interior sheet material 34 that constitutes the housing 11. Therefore, the battery 10 can be downsized (thinned) and reduced in weight as compared with the case where the cathode electrode 13 is provided separately from the second inner sheet member 34. Further, protons (H + ) can be moved to the cathode electrode 13 more quickly from the anode electrode 12 side, and the response of the oxidation-reduction reaction becomes good, and the power generation efficiency can be improved.

カソード電極１３は、カーボンナノチューブ及び触媒を含む水溶液を第２内装シート材３４に浸透させて乾燥させることにより構成されているので、容易にカソード電極１３を形成することができる。また、図１６に示すように、スタンプ４０を用いることによって、所定形状のカソード電極１３を容易に形成することができる。なお、カソード電極１３は、スタンプ４０以外の方法で第２内装シート材３４に形成してもよい。   The cathode electrode 13 is configured by infiltrating an aqueous solution containing carbon nanotubes and a catalyst into the second inner sheet material 34 and drying it, so the cathode electrode 13 can be easily formed. Further, as shown in FIG. 16, by using the stamp 40, the cathode electrode 13 having a predetermined shape can be easily formed. The cathode electrode 13 may be formed on the second interior sheet material 34 by a method other than the stamp 40.

本例の電池１０は、アノード電極１２が、筐体１１とは別体で構成されている。そのため、図１に示す微生物燃料電池の場合は、アノード電極１２に対して微生物２０及び有機物を含ませる処理を容易に行うことができる。また、複数枚の薄い炭素繊維シート材（シート状電極材）１２ａを重ね合わせてアノード電極１２を構成することも容易となる。   In the battery 10 of this example, the anode electrode 12 is configured separately from the housing 11. Therefore, in the case of the microbial fuel cell shown in FIG. 1, the process which makes the anode electrode 12 contain the microorganism 20 and the organic substance can be easily performed. In addition, it is also easy to form the anode electrode 12 by stacking a plurality of thin carbon fiber sheet materials (sheet-like electrode materials) 12a.

アノード電極１２は、活性炭及びカーボンナノチューブ、又は、活性炭のみを浸透させた複数枚の炭素繊維シート材（シート状電極材）を重ね合わせて接着することにより形成されている。例えば、０．２ｍｍの炭素繊維シート材を３枚重ね合わせて０．６ｍｍのアノード電極１２が形成されている。このように複数枚の薄い炭素繊維シート材を重ね合わせてアノード電極１２を形成することによって、１枚の分厚い炭素繊維シート材によってアノード電極を形成する場合に比べて、各炭素繊維シート材に対して活性炭及びカーボンナノチューブ、又は、活性炭のみを短時間でより多く含ませることができ、導電性が高いアノード電極１２を形成することができる。   The anode electrode 12 is formed by overlapping and bonding activated carbon and carbon nanotubes, or a plurality of carbon fiber sheet materials (sheet-like electrode materials) in which only activated carbon is allowed to permeate. For example, three 0.2 mm carbon fiber sheet materials are stacked to form a 0.6 mm anode electrode 12. Thus, by laminating a plurality of thin carbon fiber sheet materials to form the anode electrode 12, each carbon fiber sheet material is formed compared to the case where the anode electrode is formed of one thick carbon fiber sheet material. Activated carbon and carbon nanotubes, or only activated carbon can be contained more in a short time, and the highly conductive anode electrode 12 can be formed.

電池１０の筐体１１は、シート材３０により形成されることで電池１０を小型化（薄肉化）かつ軽量化することができる。また、筐体１１が１枚のシート材３０を折り畳むことにより構成されているので、筐体１１を構成する部品の点数を少なくすることができる。   The housing 11 of the battery 10 is formed of the sheet material 30, and the battery 10 can be miniaturized (thinned) and lightweight. Moreover, since the housing | casing 11 is comprised by folding the sheet material 30 of 1 sheet, the number of parts which comprise the housing | casing 11 can be decreased.

第２外装シート材３２は、カソード電極１３を外側から覆っているので、当該カソード電極１３を保護することができる。また、第１外装シート３１は、アノード電極１２を外側から覆っているので、当該アノード電極を保護することができる。   Since the second exterior sheet material 32 covers the cathode electrode 13 from the outside, the cathode electrode 13 can be protected. In addition, since the first exterior sheet 31 covers the anode electrode 12 from the outside, the anode electrode can be protected.

（第２例）
図９は、発電装置の具体的構造の第２例を示す斜視図である。図１０（ａ）は発電装置の平面図、図１０（ｂ）は同底面図である。
本例の電池１０は、専ら筐体１１の構造が第１例とは異なり、その他の構成は第１例と略同様である。 (Second example)
FIG. 9 is a perspective view showing a second example of the specific structure of the power generation device. FIG. 10 (a) is a plan view of the power generation device, and FIG. 10 (b) is a bottom view thereof.
The battery 10 of this example is different from the first example only in the structure of the housing 11, and the other configuration is substantially the same as that of the first example.

本例の筐体１１は、平面視及び底面視において矩形状、具体的には正方形状に形成されている。また、筐体１１の裏面側には、ケーブルの端子を接続するための端子接続部７１ｂ，７３ｂが設けられている。   The housing 11 of this example is formed in a rectangular shape, specifically a square shape, in plan view and bottom view. Further, on the back surface side of the housing 11, terminal connection portions 71b and 73b for connecting the terminals of the cable are provided.

図９に示すように、筐体１１は、表面側に配置された第１外装シート材（本発明の第１シート材）７１と、裏面側に配置された第２外装シート材（本発明の第３シート材）７２とを有している。筐体１１は、第１外装シート材７１と第２外装シート材７２との間に、内装シート材（本発明の第２シート材）７３を有している。第１及び第２外装シート材７１，７２、内装シート材７３は、１枚のシート材を折り畳むことによって構成されている。   As shown in FIG. 9, the housing 11 includes a first exterior sheet material (first sheet material of the present invention) 71 disposed on the front surface side, and a second exterior sheet material disposed on the back surface side (in the present invention And the third sheet material 72). The housing 11 has an interior sheet material (second sheet material of the present invention) 73 between the first exterior sheet material 71 and the second exterior sheet material 72. The first and second exterior sheet members 71 and 72 and the interior sheet member 73 are configured by folding one sheet member.

図１１は、発電装置を展開した状態の斜視図、図１２は、展開した筐体の平面図、図１３は、展開した筐体の底面図である。
第２例の電池１０の筐体１１は、内装シート材７３、第１外装シート材７１、及び第２外装シート材７２がこの順で１列に接続された１枚の帯状のシート材７０により構成されている。このシート材７０は、第１例のカソード電極１３及びセパレータ１４で用いられるシート材と同種のシート材、すなわち不導体である濾紙により形成されている。 FIG. 11 is a perspective view of a state in which the power generation device is expanded, FIG. 12 is a plan view of the expanded case, and FIG. 13 is a bottom view of the expanded case.
The casing 11 of the battery 10 of the second example is a single band-shaped sheet member 70 in which the inner sheet member 73, the first outer sheet member 71, and the second outer sheet member 72 are connected in one row in this order. It is configured. The sheet material 70 is formed of the same sheet material as the sheet material used in the cathode electrode 13 and the separator 14 of the first example, that is, filter paper which is a nonconductor.

図１１〜図１３に示すように、第１外装シート材７１の中央には、外部から電池１０内へ水を供給するための給水孔７１ａが形成されている。この給水孔３１ａは、筐体１１を折り畳んだ状態でアノード電極１２を外部に露出させる。また、第１内装シート材３３の一方の面には、アノード電極１２用の端子接続部７１ｂが設けられている。この端子接続部７１ｂは、給水孔７１ａと、これに近接する第１外装シート材７１の側辺との間に渡って設けられている。この端子接続部７１ｂは、導電性を有している。端子接続部７１ｂは、例えば、カーボンナノチューブを分散した水溶液を、第１外装シート材７１に浸透させることによって構成されている。   As shown in FIGS. 11 to 13, a water supply hole 71 a for supplying water from the outside into the battery 10 is formed at the center of the first exterior sheet material 71. The water supply hole 31 a exposes the anode electrode 12 to the outside in a state where the housing 11 is folded. Further, on one surface of the first inner sheet 33, a terminal connection portion 71b for the anode electrode 12 is provided. The terminal connection portion 71 b is provided between the water supply hole 71 a and the side of the first exterior sheet 71 adjacent to the water supply hole 71 a. The terminal connection portion 71 b has conductivity. The terminal connection portion 71 b is configured, for example, by causing an aqueous solution in which carbon nanotubes are dispersed to permeate the first exterior sheet material 71.

内装シート材７３の一方の面には、カソード電極１３と端子接続部７３ｂとが設けられている。また、図１２に示すように、内装シート材７３の他方の面には、防水剤７６が塗布されている。これらカソード電極１３、端子接続部７３ｂ、及び防水材７６の構成は、第１例と同様である。内装シート材７３は、電池１０のセパレータ１４（図１及び図２参照）を構成し、アノード電極１２側からプロトン（Ｈ＋）の透過を許容し、水の透過を防止している。 The cathode electrode 13 and the terminal connection portion 73 b are provided on one surface of the interior sheet material 73. Further, as shown in FIG. 12, a waterproofing agent 76 is applied to the other surface of the interior sheet material 73. The configurations of the cathode electrode 13, the terminal connection portion 73b, and the waterproof material 76 are the same as those in the first example. The inner sheet material 73 constitutes the separator 14 (see FIGS. 1 and 2) of the battery 10, and allows permeation of protons (H + ) from the anode electrode 12 side to prevent permeation of water.

また、内装シート材７３の側辺には、筐体１１を折り畳んだ状態でアノード電極１２用の端子接続部７１ｂを外部に露出させるための切欠部７３ｃが形成されている。   Further, on the side of the interior sheet material 73, a notch 73c for exposing the terminal connection portion 71b for the anode electrode 12 to the outside in a state where the housing 11 is folded is formed.

第２外装シート材７２の側辺には、筐体１１を折り畳んだ状態でアノード電極１２用の端子接続部７１ｂと、カソード電極１３用の端子接続部７３ｂとをそれぞれ外部に露出させるための切欠部７２ｂ，７２ｃが形成されている。   Notches for exposing the terminal connection portion 71b for the anode electrode 12 and the terminal connection portion 73b for the cathode electrode 13 in the side of the second exterior sheet member 72 in a state where the housing 11 is folded. The portions 72b and 72c are formed.

筐体１１を構成する帯状のシート材７０の第２外装シート材７２側の端部には、固定片７５が設けられている。この固定片７５は、図９に示すように、筐体１１を折り畳んだ状態で第１外装シート材７１の表面に両面テープ等で接着されることで、筐体１１が折り畳んだ状態で保持される。   A fixing piece 75 is provided at an end of the strip-like sheet material 70 constituting the housing 11 on the second exterior sheet material 72 side. As shown in FIG. 9, the fixing piece 75 is held by the case 11 in a folded state by being adhered to the surface of the first exterior sheet material 71 with a double-sided tape or the like in a state where the case 11 is folded. Ru.

図１１に示すように、アノード電極１２は、第１例と同様に、複数の炭素繊維シート材（シート状電極材）１２ａを重ね合わせることによって構成され、第１外装シート材７１の一方の面、すなわち端子接続部７１ｂ側の面における給水孔７１ａに合わせて配置され、同面に接着される。   As shown in FIG. 11, the anode electrode 12 is configured by overlapping a plurality of carbon fiber sheet materials (sheet-like electrode materials) 12 a as in the first example, and one side of the first exterior sheet material 71 That is, it is arranged according to the water supply hole 71a in the surface on the terminal connection portion 71b side, and is bonded to the same surface.

図１４（ａ）は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線における模式的な断面図、図１４（ｂ）は図１０（ａ）のＤ−Ｄ線における模式的な断面図である。
アノード電極１２は、第１外装シート材７１と内装シート材７３との間に挟まれている。アノード電極１２は、接着材７７で第１外装シート材７１に接着されている。また、アノード電極１２は、内装シート材７３に設けられた防水剤７６に重ね合わされている。 14 (a) is a schematic cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 10 (a), and FIG. 14 (b) is a schematic cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 10 (a).
The anode electrode 12 is sandwiched between the first exterior sheet material 71 and the interior sheet material 73. The anode electrode 12 is bonded to the first exterior sheet material 71 with an adhesive 77. Further, the anode electrode 12 is superimposed on the waterproofing agent 76 provided on the interior sheet material 73.

第１外装シート材７１の給水孔７１ａからアノード電極１２に水が供給されると、図１及び図２で説明したように、電子（ｅ−）がアノード電極１２から端子接続部７３ｂを介して負荷１５へ流れ、カソード電極１３へ移動する。一方、アノード電極１２において発生したプロトン（Ｈ＋）は、セパレータ１４を構成する内装シート材７３を透過してカソード電極１３に到り、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）と外部の酸素によって水（Ｈ２Ｏ）が生成される。 When the water to the anode electrode 12 is supplied from the water supply hole 71a of the first covering sheet member 71, as described in FIG. 1 and FIG. 2, an electronic (e -) via the terminal connecting portion 73b from the anode electrode 12 It flows to the load 15 and moves to the cathode electrode 13. On the other hand, protons (H + ) generated in the anode electrode 12 pass through the inner sheet member 73 constituting the separator 14 to reach the cathode electrode 13, and protons (H + ), electrons (e − ) and external oxygen Generates water (H 2 O).

第２例の電池１０は、筐体１１を構成する内装シート材の数が第１例よりも少なくなっている。したがって、電池１０をより小型（薄肉）で軽量に形成することができる。その他の構成は、第１例と略同様であるため、略同様の作用効果を奏する。   In the battery 10 of the second example, the number of interior sheet materials constituting the housing 11 is smaller than that of the first example. Therefore, the battery 10 can be formed smaller (thin) and lighter. The other configuration is substantially the same as that of the first example, so that substantially the same function and effect can be obtained.

（他の例）
図１５は、発電装置の具体的構造の他の例を示す斜視図である。
発電装置としての電池１０は、図１５（ａ）に示すように、第１シート材８１と第２シート材８２とを備え、第１シート材８１と第２シート材８２とは、両者の境界で折り畳まれることによって互いに重ね合わされている。電池１０は、第１シート材８１と第２シート材８２との間にアノード電極１２を備え、第２シート材８２にカソード電極１３が一体に形成されたものであってもよい。すなわち、第１例の電池１０における第１，第２外装シート材３１，３２を省略した形態、又は、第２例の電池１０における第２外装シート材７２を省略した形態とすることができる。第１シート材８１には給水孔８１ａが形成され、第２シート材８２には防水剤８５が施されている。第１シート材８１と第２シート材８２とは接着材８６で接着されている。 (Other example)
FIG. 15 is a perspective view showing another example of the specific structure of the power generation device.
The battery 10 as a power generation device includes a first sheet 81 and a second sheet 82, as shown in FIG. 15A. The first sheet 81 and the second sheet 82 are both boundaries. By being folded at each other. The battery 10 may include the anode electrode 12 between the first sheet material 81 and the second sheet material 82, and the cathode electrode 13 may be integrally formed on the second sheet material 82. That is, the first and second exterior sheet members 31 and 32 of the battery 10 of the first example can be omitted, or the second exterior sheet member 72 of the battery 10 of the second example can be omitted. A water supply hole 81 a is formed in the first sheet material 81, and a waterproofing agent 85 is applied to the second sheet material 82. The first sheet material 81 and the second sheet material 82 are bonded by an adhesive 86.

また、図１５（ｂ）に示すように、カソード電極１３は、第２シート材８２とは別体で形成され、第２シート材８２に貼り付けられたものであってもよい。
また、図１５（ｃ）に示すように、アノード電極１２は、第１シート材８１に一体に形成されたものであってもよい。例えば、第１シート材８１にアノード電極１２の構成材料を浸透させたものや、アノード電極１２を第１シート材８１に内部に組み込んだものとすることができる。 Further, as shown in FIG. 15B, the cathode electrode 13 may be formed separately from the second sheet material 82 and may be attached to the second sheet material 82.
Further, as shown in FIG. 15C, the anode electrode 12 may be formed integrally with the first sheet material 81. For example, the first sheet material 81 can be made to permeate the constituent material of the anode electrode 12, or the anode electrode 12 can be incorporated in the first sheet material 81.

［実験結果］
本出願の発明者は、微生物燃料電池と水分解電池とのそれぞれについて、その特性を実験により調べた。以下、その結果について説明する。
（微生物燃料電池）
図１７〜図２５は、微生物燃料電池における実験結果を示す。
図１７〜図１９は、アノード電極の種類を変化させたときの微生物燃料電池の特性を示すグラフである。使用したアノード電極は、以下の（Ａ１）〜（Ａ３）である。
（Ａ１）０．２ｍｍのカーボンペーパー。
（Ａ２）０．２ｍｍのカーボンペーパーに、カーボンナノチューブ（グラフにおいて「ＣＮＴ」と表記、以下同じ）の水溶液を１分間浸透させたもの。
（Ａ３）０．２ｍｍのカーボンペーパーに、１．５ｇの活性炭（グラフにおいて「ＡＣ」と表記、以下同じ）を混合した２０ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を１分間浸透させたもの。 [Experimental result]
The inventor of the present application has experimentally examined the characteristics of each of the microbial fuel cell and the water-splitting cell. The results will be described below.
(Microbial fuel cell)
17 to 25 show experimental results in a microbial fuel cell.
17 to 19 are graphs showing the characteristics of the microbial fuel cell when the type of anode electrode is changed. The anode electrodes used were the following (A1) to (A3).
(A1) 0.2 mm carbon paper.
(A2) 0.2 mm of carbon paper impregnated with an aqueous solution of carbon nanotubes (denoted as "CNT" in the graph, hereinafter the same) for 1 minute.
(A3) A solution of 20 mL of an aqueous solution of carbon nanotubes mixed with 1.5 g of activated carbon (denoted as “AC” in the graph, the same applies hereinafter) in 0.2 mm of carbon paper for 1 minute.

図１７に示す実験では、カソード電極として、ペーパー（濾紙）にカーボンナノチューブの水溶液を浸透させたものを用いた。その結果、アノード電極（Ａ３）を用いた場合に、最も出力電圧のピークが高くなり、次いで、アノード電極（Ａ２）を用いた場合に出力電圧が高くなった。また、アノード電極（Ａ１）を用いた場合、反応直後に僅かに電圧を出力した。   In the experiment shown in FIG. 17, as the cathode electrode, a paper (filter paper) in which an aqueous solution of carbon nanotubes was infiltrated was used. As a result, when the anode electrode (A3) was used, the peak of the output voltage became the highest, and then, when the anode electrode (A2) was used, the output voltage became high. When the anode electrode (A1) was used, a slight voltage was output immediately after the reaction.

図１８に示す実験では、カソード電極として、ペーパー（濾紙）に、０．７６Ｍのフェリシアン化カリウム０．３２ｍＬを混合した２ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を浸透させたものを用いた。その結果、図１７の結果と同様に、アノード電極（Ａ３）を用いた場合に、最も出力電圧のピークが高くなり、次いで、アノード電極（Ａ２）を用いた場合に出力電圧が高くなった。また、アノード電極（Ａ１）を用いた場合、反応直後に僅かに電圧を出力した。また、図１７の実験と比較して、図１８に示す実験では、出力電圧が全体的に上昇した。これは、カソード電極にフェリシアン化カリウムが含まれることによって酸化還元反応が促進されたものと考えられる。   In the experiment shown in FIG. 18, as the cathode electrode, a paper (filter paper) in which an aqueous solution of 2 mL of carbon nanotubes mixed with 0.32 mL of 0.76 M potassium ferricyanide was used. As a result, as in the results of FIG. 17, the peak of the output voltage was the highest when the anode electrode (A3) was used, and then the output voltage was high when the anode electrode (A2) was used. When the anode electrode (A1) was used, a slight voltage was output immediately after the reaction. Moreover, compared with the experiment of FIG. 17, the output voltage rose overall in the experiment shown in FIG. This is considered to be one in which the redox reaction is promoted by the inclusion of potassium ferricyanide in the cathode electrode.

図１９に示す実験では、カソード電極として、ペーパー（濾紙）に、０．５ｇのＣｕＣｌ２を混合した７ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を浸透させたものを用いた。その結果、図１７及び図１８と同様に、アノード電極（Ａ３）を用いた場合に、最も出力電圧のピークが高くなり、次いで、アノード電極（Ａ２）を用いた場合に出力電圧が高くなった。また、アノード電極（Ａ１）を用いた場合、反応直後に僅かに電圧を出力した。また、図１８の実験と比較して、図１９に示す実験では出力電圧が全体的に上昇した。これは、カソード電極にＣｕＣｌ２が含まれることによって酸化還元反応がより促進されたものと考えられる。 In the experiment shown in FIG. 19, as the cathode electrode, a paper (filter paper) impregnated with an aqueous solution of 7 mL of carbon nanotubes mixed with 0.5 g of CuCl 2 was used. As a result, similarly to FIGS. 17 and 18, when the anode electrode (A3) was used, the peak of the output voltage was the highest, and then, when the anode electrode (A2) was used, the output voltage was high. . When the anode electrode (A1) was used, a slight voltage was output immediately after the reaction. Moreover, compared with the experiment of FIG. 18, the output voltage rose overall in the experiment shown in FIG. It is considered that this is because the oxidation-reduction reaction is further promoted by the inclusion of CuCl 2 in the cathode electrode.

図２０及び図２１は、微生物燃料電池の最大電力密度を示すグラフである。
図２０及び図２１に示す実験では、アノード電極として次の（Ａ４）を用いた。また、図２０に示す実験ではカソード電極として次の（Ｃ１）を用い、図２１に示す実験ではカソード電極として次の（Ｃ２）を用いた。
（Ａ４）２ｇの活性炭を混合した２０ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を、１分間カーボンペーパーに浸透させたもの。
（Ｃ１）０．７６Ｍのフェリシアン化カリウム溶液０．４０ｍＬを混合した２ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を、ペーパー（濾紙）に浸透させたもの。
（Ｃ２）０．９ｇのＣｕＣｌ２を混合した７ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を、ペーパー（濾紙）に浸透させたもの。 20 and 21 are graphs showing the maximum power density of the microbial fuel cell.
In the experiments shown in FIGS. 20 and 21, the following (A4) was used as the anode electrode. In the experiment shown in FIG. 20, the following (C1) was used as a cathode electrode, and in the experiment shown in FIG. 21, the following (C2) was used as a cathode electrode.
(A4) A carbon paper is impregnated with an aqueous solution of 20 mL of carbon nanotubes mixed with 2 g of activated carbon for 1 minute.
(C1) A paper (filter paper) impregnated with an aqueous solution of 2 mL of carbon nanotubes mixed with 0.40 mL of 0.76 M potassium ferricyanide solution.
(C2) A paper (filter paper) impregnated with an aqueous solution of 7 mL of carbon nanotubes mixed with 0.9 g of CuCl 2 .

また、図２０及び図２１の実験では、外部負荷抵抗を０．５１ｋΩ〜１４０ｋΩの範囲で段階的に変化させたときの時間の経過に伴う出力電圧を計測し、その結果を用いて最大の電力密度を求めた。
その結果、図２０についての実験では、外部負荷が１ｋΩのときに８．４μＷ／ｃｍ２の最大電力密度が得られた。図２１についての実験では、外部負荷が０．５１ｋΩのときに７４．６μＷ／ｃｍ２の最大電力密度が得られた。 Also, in the experiments of FIG. 20 and FIG. 21, the output voltage with the passage of time when the external load resistance is stepwise changed in the range of 0.51 kΩ to 140 kΩ is measured, and the maximum power is obtained using the result. The density was determined.
As a result, in the experiment on FIG. 20, the maximum power density of 8.4 μW / cm 2 was obtained when the external load was 1 kΩ. In the experiment for FIG. 21, a maximum power density of 74.6 μW / cm 2 was obtained at an external load of 0.51 kΩ.

図２２及び図２３は、アノード電極を形成するカーボンペーパーの数を変化させたときの微生物燃料電池の特性を示すグラフである。図２２及び図２３に示す実験では、アノード電極として上記（Ａ４）を用いた。図２２に示す実験では、カソード電極として上記（Ｃ１）を用い、図２３に示す実験では、カソード電極として上記（Ｃ２）を用いた。
その結果、図２２及び図２３のいずれにおいても、アノード電極におけるカーボンペーパーが１層の場合よりも３層の場合の方が出力電圧が高くなった。 22 and 23 are graphs showing the characteristics of the microbial fuel cell when the number of carbon papers forming the anode electrode is changed. In the experiments shown in FIGS. 22 and 23, the above (A4) was used as the anode electrode. In the experiment shown in FIG. 22, the above (C1) was used as a cathode electrode, and in the experiment shown in FIG. 23, the above (C2) was used as a cathode electrode.
As a result, in any of FIG. 22 and FIG. 23, the output voltage was higher in the case of three layers than in the case of one layer of carbon paper in the anode electrode.

図２４及び図２５は、電池作製後の時間の経過に伴う微生物燃料電池の特性の変化を示すグラフである。図２４及び図２５に示す実験では、アノード電極として上記（Ａ４）を用いた。図２４に示す実験では、カソード電極として上記の（Ｃ１）を用い、図２５に示す実験では、カソード電極として上記（Ｃ２）を用いた。
その結果、電池の作製直後、すなわち、ペーパーに浸透させた水溶液を乾燥させた直後は、最も高い電圧を出力した。また、作製後１週間〜４週間が経過したとしても、出力の低下は僅かであった。したがって、本発明の微生物燃料電池は、長期間の保管が可能であることが分かった。 FIG. 24 and FIG. 25 are graphs showing changes in the characteristics of the microbial fuel cell with the passage of time after cell preparation. In the experiments shown in FIGS. 24 and 25, the above (A4) was used as the anode electrode. In the experiment shown in FIG. 24, the above (C1) was used as a cathode electrode, and in the experiment shown in FIG. 25, the above (C2) was used as a cathode electrode.
As a result, the highest voltage was output immediately after preparation of the battery, that is, immediately after drying the aqueous solution infiltrated into the paper. Moreover, even if 1 week to 4 weeks passed after preparation, the decline in output was slight. Therefore, it was found that the microbial fuel cell of the present invention can be stored for a long time.

（水分解電池）
図２６〜図３５は、水分解電池における実験結果を示す。
図２６〜図２８は、アノード電極の種類を変化させたときの水分解電池の特性を示すグラフである。使用したアノード電極は、以下の（Ａ１’）〜（Ａ３’）である。
（Ａ１’）０．２ｍｍのカーボンペーパー。
（Ａ２’）０．２ｍｍのカーボンペーパーに、１．５ｇの活性炭（グラフにおいて「ＡＣ」と表記、以下同じ）を混合した２０ｍＬのカーボンナノチューブ（グラフにおいて「ＣＮＴ」と表記、以下同じ）の水溶液を１分間浸透させたもの。
（Ａ３’）０．２ｍｍのカーボンペーパーに、２ｇの活性炭を混合した１０ｍＬの水溶液を１分間浸透させたもの。 (Water splitting battery)
26-35 show the experimental result in a water-splitting battery.
26 to 28 are graphs showing the characteristics of the water-splitting battery when the type of anode electrode is changed. The anode electrodes used were the following (A1 ′) to (A3 ′).
(A1 ') 0.2 mm carbon paper.
(A2 ') An aqueous solution of 20 mL of carbon nanotubes (denoted as "CNT" in the graph, hereinafter the same) in which 1.5 g of activated carbon (denoted as "AC" in the graph, the same applies hereinafter) to 0.2 mm of carbon paper Infiltrated for 1 minute.
(A3 ′) A solution of 10 mL of an aqueous solution of 2 g of activated carbon mixed in 0.2 mm of carbon paper for 1 minute.

図２６に示す実験では、カソード電極として、ペーパー（濾紙）にカーボンナノチューブの水溶液を浸透させたものを用いた。その結果、アノード電極（Ａ２’）を用いた場合に、最も出力電圧のピークが高くなり、次いで、アノード電極（Ａ３’）を用いた場合に出力電圧が高くなった。また、アノード電極（Ａ１’）を用いた場合、反応直後に僅かに電圧を出力した。   In the experiment shown in FIG. 26, as the cathode electrode, a paper (filter paper) in which an aqueous solution of carbon nanotubes was infiltrated was used. As a result, when the anode electrode (A2 ') was used, the peak of the output voltage became the highest, and then, when the anode electrode (A3') was used, the output voltage became high. Moreover, when an anode electrode (A1 ') was used, a voltage was slightly output immediately after the reaction.

図２７に示す実験では、カソード電極として、ペーパー（濾紙）に、０．７６Ｍのフェリシアン化カリウム０．３２ｍＬを混合した２ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を浸透させたものを用いた。その結果、アノード電極（Ａ３’）を用いた場合に、最も出力電圧のピークが高くなり、次いで、アノード電極（Ａ２’）を用いた場合に出力電圧が高くなった。また、アノード電極（Ａ１’）を用いた場合、反応直後に僅かに電圧を出力した。また、図２６の実験と比較して、図２７に示す実験では、出力電圧が全体的に上昇した。これは、カソード電極にフェリシアン化カリウムが含まれることによって酸化還元反応が促進されたものと考えられる。   In the experiment shown in FIG. 27, as the cathode electrode, a paper (filter paper) in which an aqueous solution of 2 mL of carbon nanotubes mixed with 0.32 mL of 0.76 M potassium ferricyanide was used. As a result, when the anode electrode (A3 ') was used, the peak of the output voltage became the highest, and then, when the anode electrode (A2') was used, the output voltage became high. Moreover, when an anode electrode (A1 ') was used, a voltage was slightly output immediately after the reaction. Moreover, compared with the experiment of FIG. 26, the output voltage rose overall in the experiment shown in FIG. This is considered to be one in which the redox reaction is promoted by the inclusion of potassium ferricyanide in the cathode electrode.

図２８に示す実験では、カソード電極として、ペーパー（濾紙）に、０．５ｇのＣｕＣｌ２を混合した７ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を浸透させたものを用いた。その結果、図２７の結果と同様に、アノード電極（Ａ３’）を用いた場合に、最も出力電圧のピークが高くなり、次いで、アノード電極（Ａ２’）を用いた場合に出力電圧が高くなった。また、アノード電極（Ａ１’）を用いた場合、反応直後に僅かに電圧を出力した。また、図２７の実験と比較して、図２８に示す実験では出力電圧が全体的に上昇した。これは、カソード電極にＣｕＣｌ２が含まれることによって酸化還元反応がより促進されたものと考えられる。 In the experiment shown in FIG. 28, as the cathode electrode, a paper (filter paper) impregnated with an aqueous solution of 7 mL of carbon nanotubes mixed with 0.5 g of CuCl 2 was used. As a result, similarly to the result of FIG. 27, the peak of the output voltage is highest when the anode electrode (A3 ') is used, and then the output voltage is high when the anode electrode (A2') is used. The In addition, when the anode electrode (A1 ′) was used, a slight voltage was output immediately after the reaction. Moreover, compared with the experiment of FIG. 27, the output voltage rose overall in the experiment shown in FIG. It is considered that this is because the oxidation-reduction reaction is further promoted by the inclusion of CuCl 2 in the cathode electrode.

図２９及び図３０は、水分解電池の最大電力密度を示すグラフである。
図２９及び図３０に示す実験では、アノード電極として次の（Ａ４’）を用いた。また、図２９に示す実験ではカソード電極として次の（Ｃ１’）を用い、図３０に示す実験ではカソード電極として次の（Ｃ２’）を用いた。
（Ａ４’）２．５ｇの活性炭を混合した２０ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を、１分間カーボンペーパーに浸透させたもの。
（Ｃ１’）０．７６Ｍのフェリシアン化カリウム溶液０．４０ｍＬを混合した２ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を、ペーパー（濾紙）に浸透させたもの。
（Ｃ２’）０．９ｇのＣｕＣｌ２を混合した７ｍＬのカーボンナノチューブの水溶液を、ペーパー（濾紙）に浸透させたもの。 29 and 30 are graphs showing the maximum power density of the water-splitting battery.
In the experiments shown in FIGS. 29 and 30, the following (A4 ′) was used as the anode electrode. In the experiment shown in FIG. 29, the following (C1 ′) was used as a cathode electrode, and in the experiment shown in FIG. 30, the following (C2 ′) was used as a cathode electrode.
(A4 ′) A carbon paper was impregnated with an aqueous solution of 20 mL of carbon nanotubes mixed with 2.5 g of activated carbon for 1 minute.
(C1 ′) A paper (filter paper) impregnated with an aqueous solution of 2 mL of a carbon nanotube mixed with 0.40 mL of a 0.76 M potassium ferricyanide solution.
(C2 ') the aqueous solution of carbon nanotubes 7mL mixed with CuCl 2 of 0.9 g, which was to penetrate the paper (filter paper).

また、図２９及び図３０の実験では、外部負荷抵抗を０．５１ｋΩ〜１４０ｋΩの範囲で段階的に変化させたときの時間の経過に伴う出力電圧を計測し、その結果を用いて最大の電力密度を求めた。
その結果、図２９に示す実験では、外部負荷が１ｋΩのときに１．７μＷ／ｃｍ２の最大電力密度が得られた。図３０についての実験では、外部負荷が０．５１ｋΩのときに５７．３μＷ／ｃｍ２の最大電力密度が得られた。 Also, in the experiments of FIG. 29 and FIG. 30, the output voltage is measured with the passage of time when the external load resistance is stepwise changed in the range of 0.51 kΩ to 140 kΩ, and the maximum power is obtained using the result. The density was determined.
As a result, in the experiment shown in FIG. 29, the maximum power density of 1.7 μW / cm 2 was obtained when the external load was 1 kΩ. In the experiment for FIG. 30, a maximum power density of 57.3 μW / cm 2 was obtained when the external load was 0.51 kΩ.

図３１及び図３２は、アノード電極を形成するカーボンペーパーの数を変化させたときの水分解電池の特性を示すグラフである。図３１及び図３２に示す実験では、アノード電極として上記（Ａ４’）を用いた。図３１に示す実験では、カソード電極として上記（Ｃ１’）を用い、図２３に示す実験では、カソード電極として上記（Ｃ２’）を用いた。
その結果、図３１及び図３２のいずれにおいても、アノード電極におけるカーボンペーパーが１層の場合よりも３層の場合の方が高い電圧を出力することができた。なお、アノード電極として後述の（Ａ４”）を用いた場合も同様の傾向がみられた。 31 and 32 are graphs showing characteristics of the water-splitting battery when the number of carbon papers forming the anode electrode is changed. In the experiments shown in FIGS. 31 and 32, the above (A4 ′) was used as the anode electrode. In the experiment shown in FIG. 31, the above (C1 ′) was used as the cathode electrode, and in the experiment shown in FIG. 23, the above (C2 ′) was used as the cathode electrode.
As a result, in either of FIG. 31 and FIG. 32, higher voltages were able to be output in the case of three layers of carbon paper in the anode electrode than in the case of one layer. The same tendency was observed when (A4 ′ ′) described later was used as the anode electrode.

図３３及び図３４は、水分解電池の最大電力密度を示すグラフである。
図３３及び図３４に示す実験では、アノード電極として次の（Ａ４”）を用いた。また、図２９に示す実験ではカソード電極として上記の（Ｃ１’）を用い、図３０に示す実験ではカソード電極として上記の（Ｃ２’）を用いた。
（Ａ４”）４ｇの活性炭を混合した１０ｍｌの水溶液をカーボンシートに１分間浸透させることによって、カーボンペーパーに１ｃｍ２あたり１７ｍｇの活性炭を含ませたもの。 33 and 34 are graphs showing the maximum power density of the water-splitting battery.
In the experiments shown in FIGS. 33 and 34, the following (A4 ′ ′) was used as the anode electrode. In the experiment shown in FIG. 29, the above (C1 ′) was used as the cathode electrode and in the experiment shown in FIG. The above (C2 ') was used as an electrode.
(A4 ′ ′) A carbon paper containing 17 mg of activated carbon per 1 cm 2 by permeating a carbon sheet with 10 ml of an aqueous solution mixed with 4 g of activated carbon for 1 minute.

また、図３３及び図３４の実験では、外部負荷抵抗を０．５１ｋΩ〜１４０ｋΩの範囲で段階的に変化させたときの時間の経過に伴う出力電圧を計測し、その結果を用いて最大の電力密度を求めた。
その結果、図３３に示す実験では、外部負荷が１ｋΩのときに１０．４μＷ／ｃｍ２の最大電力密度が得られた。図３０についての実験では、外部負荷が０．５１ｋΩのときに１３４．６μＷ／ｃｍ２の最大電力密度が得られた。 Also, in the experiments of FIG. 33 and FIG. 34, the output voltage with the passage of time when the external load resistance is stepwise changed in the range of 0.51 kΩ to 140 kΩ is measured, and the maximum power is obtained using the result. The density was determined.
As a result, in the experiment shown in FIG. 33, the maximum power density of 10.4 μW / cm 2 was obtained when the external load was 1 kΩ. In the experiment for FIG. 30, a maximum power density of 134.6 μW / cm 2 was obtained at an external load of 0.51 kΩ.

図３５は、アノード電極に供給する溶液の種類を変えたときの水分解電池の特性を示すグラフである。
図３５に示す実験では、アノード電極に、酸である塩化水素（ＨＣｌ；ｐＨ１）と、塩基である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ；ｐＨ１３）と、水（ｐＨ７）とをそれぞれ供給し、出力電圧を計測した。その結果、出力電圧は、ｐＨに依存して変化しており、これによって水分解によって発電が行われていることがわかった。 FIG. 35 is a graph showing the characteristics of a water-splitting battery when the type of solution supplied to the anode electrode is changed.
In the experiment shown in FIG. 35, hydrogen chloride (HCl; pH 1) which is an acid, sodium hydroxide (NaOH; pH 13) which is a base, and water (pH 7) are supplied to the anode electrode, and the output voltage is measured. did. As a result, it was found that the output voltage changed depending on the pH, which indicated that power generation was performed by water decomposition.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、変更することが可能である。本発明は、例えば、以下のように変更することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified within the scope of the invention described in the claims. The present invention can be modified as follows, for example.

例えば、アノード電極及びカソード電極に含まれる各構成材料の分量は、適宜変更することが可能である。また、アノード電極及びカソード電極の作製方法も適宜変更することができる。   For example, the amount of each constituent material contained in the anode electrode and the cathode electrode can be appropriately changed. In addition, the method of manufacturing the anode electrode and the cathode electrode can also be changed as appropriate.

上記実施形態では、酸素とプロトンと電子とが水になる酸化還元反応を促進する触媒として、フェリシアン化カリウム及びＣｕＣｌ２を例示したが、これに限定されるものではなく、同様の作用を有する物質を適用することができる。
また、上記実施形態では、筐体として濾紙が用いられていたが、濾紙以外の紙が用いられていてもよい。セパレータとして、疎水化処理が施された濾紙が用いられていたが、濾紙以外の紙が用いられていてもよい。また、セパレータとして、一般的なプロトン交換膜（ＰＥＭ）が用いられていてもよい。 In the above embodiment, potassium ferricyanide and CuCl 2 are exemplified as catalysts for promoting the oxidation-reduction reaction in which oxygen, protons and electrons become water, but the catalyst is not limited to this, and substances having similar functions may be used. It can apply.
Moreover, in the said embodiment, although filter paper was used as a housing | casing, paper other than filter paper may be used. Although the filter paper to which the hydrophobization process was performed was used as a separator, paper other than a filter paper may be used. In addition, a general proton exchange membrane (PEM) may be used as a separator.

本発明の発電装置は、電気機器を駆動するために発電するものに限らず、他の用途のために発電するものであってもよい。例えば、供給された水分の特性等を発電量に応じて検出するセンサとして機能するものや、有機物を含む排水（廃水）を処理する過程で発電するものであってもよい。   The power generation apparatus of the present invention is not limited to one that generates electric power to drive an electric device, but may be one that generates electric power for other applications. For example, it may be one that functions as a sensor that detects the characteristics and the like of the supplied water according to the amount of power generation, or one that generates power in the process of treating the waste water (waste water) containing organic matter.

上記実施形態では、発電装置として１槽型の微生物燃料電池を例示したが、２槽型の微生物燃料電池であってもよい。また、本実施形態の発電装置は、乾燥状態で保存されるものに限らず、アノード電極及び／又はカソード電極が配置される領域に水分が存在しているものであってもよい。   In the said embodiment, although the 1 tank type | mold microbial fuel cell was illustrated as a power generation device, a 2 tank type | mold microbial fuel cell may be sufficient. In addition, the power generation device of the present embodiment is not limited to one stored in a dry state, and water may exist in a region where the anode electrode and / or the cathode electrode is disposed.

１０ ：発電装置
１１ ：筐体
１２ ：アノード電極
１２ａ ：炭素繊維シート材
１３ ：カソード電極
２０ ：微生物
３０ ：シート材
３１ ：第１外装シート材（第４シート材）
３２ ：第２外装シート材（第３シート材）
３３ ：第１内装シート材（第１シート材）
３４ ：第２内装シート材（第２シート材）
４０ ：スタンプ
４０ａ ：接触面
７０ ：シート材
７１ ：第１外装シート材（第１シート材）
７２ ：第２外装シート材（第３シート材）
７３ ：内装シート材（第２シート材）
８１ ：第１シート材
８２ ：第２シート材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Power generation device 11: Case 12: Anode electrode 12a: Carbon fiber sheet material 13: Cathode electrode 20: Microorganisms 30: Sheet material 31: 1st exterior sheet material (4th sheet material)
32: Second exterior sheet material (third sheet material)
33: 1st interior sheet material (1st sheet material)
34: Second interior sheet material (second sheet material)
40: Stamp 40a: Contact surface 70: Sheet material 71: First exterior sheet material (first sheet material)
72: Second exterior sheet material (third sheet material)
73: Interior sheet material (second sheet material)
81: first sheet material 82: second sheet material

Claims (16)

不導体であるシート材と、
前記シート材に浸透された導電材料を有する電極と、を備えている、発電装置。 Sheet material which is a nonconductor
An electrode having a conductive material infiltrated into the sheet material. 前記シート材が、発電装置の筐体を構成している、請求項１に記載の発電装置。   The power generation device according to claim 1, wherein the sheet material constitutes a casing of the power generation device. 前記シート材が紙である、請求項１又は請求項２に記載の発電装置。   The power generation device according to claim 1, wherein the sheet material is paper. 前記電極には、プロトンと電子と酸素とが水になる酸化還元反応を促進する触媒が含まれている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電装置。   The power generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrode contains a catalyst that promotes an oxidation-reduction reaction in which protons, electrons and oxygen become water. 前記触媒が、乾燥状態のフェリシアン化カリウムである、請求項４に記載の発電装置。   The power generator according to claim 4, wherein the catalyst is potassium ferricyanide in a dry state. 前記触媒が、塩化銅である、請求項４に記載の発電装置。   The power generator according to claim 4, wherein the catalyst is copper chloride. 前記シート材が、前記導電材料が浸透された面とは反対側の面に疎水化処理が施されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発電装置。   The power generation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the sheet material is subjected to a hydrophobization treatment on the surface opposite to the surface into which the conductive material is infiltrated. 不導体である第１シート材と、
前記第１シート材と一体でありかつ前記第１シート材との境界で折り曲げられることによって前記第１シート材と重ね合わされる不導体である第２シート材と、
前記第１シート材に、又は、前記第１シート材と前記第２シート材との間に配置されたアノード電極と、
前記第２シート材における前記第１シート材側の面とは反対の面に浸透された導電材料を有するカソード電極と、を備えている、発電装置。 A first sheet material which is a nonconductor,
A second sheet material that is a non-conductor integrated with the first sheet material and being overlapped with the first sheet material by being bent at a boundary with the first sheet material;
An anode electrode disposed on the first sheet material or between the first sheet material and the second sheet material;
A cathode electrode having a conductive material infiltrated to the surface of the second sheet material opposite to the surface on the side of the first sheet material. 不導体である第１シート材と、
前記第１シート材と一体でありかつ前記第１シート材との境界で折り曲げられることによって前記第１シート材と重ね合わされる不導体である第２シート材と、
前記第１シート材に、又は、前記第１シート材と前記第２シート材との間に配置されたアノード電極と、
前記第２シート材における前記第１シート材側の面とは反対の面に配置された導電材料を有するカソード電極と、を備えている、発電装置。 A first sheet material which is a nonconductor,
A second sheet material that is a non-conductor integrated with the first sheet material and being overlapped with the first sheet material by being bent at a boundary with the first sheet material;
An anode electrode disposed on the first sheet material or between the first sheet material and the second sheet material;
And a cathode electrode having a conductive material disposed on a surface of the second sheet material opposite to the surface on the first sheet material side. 前記第１シート材及び前記第２シート材と一体でありかつ前記第２シート材におけるカソード電極が配置された面を覆う第３シート材を更に備えている、請求項８又は９に記載の発電装置。   The power generation according to claim 8 or 9, further comprising: a third sheet material that is integral with the first sheet material and the second sheet material and covers the surface of the second sheet material on which the cathode electrode is disposed. apparatus. 前記第１シート材及び前記第２シート材と一体でありかつ前記第１シート材における前記第２シート材側の面とは反対の面を覆う第４シート材を更に備えている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の発電装置。   The fourth sheet member is further provided with a fourth sheet member which is integral with the first sheet member and the second sheet member and covers a surface of the first sheet member opposite to the surface on the second sheet member side. The electric power generating apparatus of any one of -10. 前記アノード電極が、前記第１シート材とは別体であり、微生物と前記微生物により分解される有機物とが含まれている、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の発電装置。   The power generation device according to any one of claims 8 to 11, wherein the anode electrode is a separate body from the first sheet material, and contains a microorganism and an organic substance decomposed by the microorganism. 前記アノード電極が、複数枚のシート状電極材を重ね合わせて構成されている、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の発電装置。   The power generation device according to any one of claims 8 to 12, wherein the anode electrode is configured by stacking a plurality of sheet electrode materials. 前記第２シート材における前記第１シート材側の面に疎水化処理が施されている、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の発電装置。   The power generation device according to any one of claims 8 to 13, wherein a surface of the second sheet material on the side of the first sheet material is subjected to a hydrophobization treatment. 前記アノード電極は、炭素繊維をバインダで接合した炭素繊維シート材と、この炭素繊維シート材に含まれた、前記炭素繊維とは異なる導電材料とを備えている、請求項８〜１４のいずれか１項に記載の発電装置。   The said anode electrode is equipped with the carbon fiber sheet material which joined the carbon fiber by the binder, and the electrically-conductive material different from the said carbon fiber contained in this carbon fiber sheet material. The power generation device according to item 1. 導電材料を含む水溶液をスタンプの接触面に付着させ、前記接触面を不導体であるシート材に接触させて前記水溶液を前記シート材に浸透させる、発電装置の製造方法。
The manufacturing method of the electric power generating apparatus which makes the aqueous solution containing a conductive material adhere to the contact surface of a stamp, makes the said contact surface contact the sheet material which is a nonconductor, and makes the said aqueous solution permeate the said sheet material.
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