JP6305878B2 - Microbial fuel cell - Google Patents

Microbial fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP6305878B2
JP6305878B2 JP2014179012A JP2014179012A JP6305878B2 JP 6305878 B2 JP6305878 B2 JP 6305878B2 JP 2014179012 A JP2014179012 A JP 2014179012A JP 2014179012 A JP2014179012 A JP 2014179012A JP 6305878 B2 JP6305878 B2 JP 6305878B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
fuel cell
microbial fuel
negative electrode
greening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014179012A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016054048A (en
Inventor
真 都甲
真 都甲
秀和 志摩
秀和 志摩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2014179012A priority Critical patent/JP6305878B2/en
Priority to PCT/JP2015/069486 priority patent/WO2016035440A1/en
Priority to US15/122,425 priority patent/US10347931B2/en
Publication of JP2016054048A publication Critical patent/JP2016054048A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6305878B2 publication Critical patent/JP6305878B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Description

微生物の代謝を利用した微生物燃料電池に関する。   The present invention relates to a microbial fuel cell utilizing microbial metabolism.

従来、建築物の屋上や壁面に植物を定着する都市緑化が行われている。都市緑化においては、建築物に土壌層を配置した上で植物を根付かせる方法や、土壌層を用いずに人工的に植物を固定化する方法などがとられている。   Conventionally, urban greening has been performed in which plants are planted on the rooftops and walls of buildings. In urban greening, a method of rooting a plant after placing a soil layer on a building, a method of artificially fixing a plant without using a soil layer, and the like are taken.

都市緑化のメリットとしては、例えば下記が挙げられる。一つは植物(および土壌層)による保水、蒸散の過程において、気化熱によって建築物を冷まし建築物内の温度上昇を抑え、結果的に省エネ効果を得ることができる。これにより都市全体としてはヒートアイランド現象を抑制する効果がある。   The following are examples of merits of urban greening. One is that in the process of water retention and transpiration by plants (and soil layers), the building is cooled by heat of vaporization to suppress the temperature rise in the building, resulting in an energy saving effect. As a result, the city as a whole has the effect of suppressing the heat island phenomenon.

また、植物によって建築物の紫外線や風雨に曝されることによる劣化を低減し、建築物の寿命を延ばす効果がある。さらに、植物による光合成の過程で二酸化炭素が固定されるため、空気浄化や地球温暖化防止につながる効果がある。加えて、植物によって建築物および都市の景観を向上することが可能になる。   In addition, there is an effect of reducing deterioration caused by exposure of the building to ultraviolet rays and wind and rain, and extending the life of the building. Furthermore, carbon dioxide is fixed in the process of photosynthesis by plants, which has the effect of purifying air and preventing global warming. In addition, plants can improve the landscape of buildings and cities.

ここで建築物に関して同様にエコロジー効果がある技術として、太陽光発電などの自然エネルギー利用発電が知られている。   Here, natural energy-based power generation such as solar power generation is known as a technology having an ecological effect on buildings.

一方で、土や泥中の微生物の働きによって発電する微生物燃料電池が知られている。微生物燃料電池が開示された文献としては、例えば特開2007−324005号公報(特許文献1)や、特開2013−84541号公報(特許文献2)が挙げられる。特許文献1では光合成細菌によるバイオ燃料電池が開示されている。特許文献2では嫌気性微生物による微生物燃料電池が開示されている。   On the other hand, microbial fuel cells that generate electricity by the action of microorganisms in soil and mud are known. Examples of documents disclosing microbial fuel cells include Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-32405 (Patent Document 1) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-84541 (Patent Document 2). Patent Document 1 discloses a biofuel cell using photosynthetic bacteria. Patent Document 2 discloses a microbial fuel cell using anaerobic microorganisms.

特開2007−324005号公報JP 2007-32005 A 特開2013−84541号公報JP2013-84541A

本発明者らは、緑化構造物であると同時に、緑化面を有効に利用して発電することができる発電システムを提供することを検討した。発電システムとしては、クリーンであるという点で優れていることから、上記したような太陽光発電システムや、微生物燃料電池を用いることを検討した。   The inventors of the present invention have studied to provide a power generation system that can generate power by effectively using a greening surface as well as a greening structure. As the power generation system, since it is excellent in that it is clean, the use of the above-described solar power generation system or microbial fuel cell was examined.

しかしながら、太陽光発電システムや特許文献1に記載されている微生物燃料電池の場合、発電するために光が必要であり、同じく光が必要な緑化面を有効に利用することは難しかった。また、上記特許文献2に記載されている微生物燃料電池は、ヘドロに電池筒を埋設して使用するものであり、緑化面を構成することは難しく、緑化構造物として使用することができなかった。   However, in the case of the photovoltaic power generation system and the microbial fuel cell described in Patent Document 1, light is required for power generation, and it has been difficult to effectively use a greening surface that similarly needs light. In addition, the microbial fuel cell described in Patent Document 2 is used by burying a battery cylinder in a sludge, and it is difficult to configure a greening surface, and it cannot be used as a greening structure. .

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、緑化構造物であると同時に、緑化面を有効に利用して発電することができる微生物燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a microbial fuel cell that is a greening structure and at the same time capable of generating power by effectively using a greening surface. .

本発明の微生物燃料電池は、電流発生菌及び有機物を含む微生物含有層と、微生物含有層に接触して配置され、電流発生菌による有機物の分解によって生じる電子を取り出す負極と、酸素を含む外部環境に対して、前記外部環境の酸素が接触するように配置され、酸素に電子を供与する正極と、上方の外部環境中に植物を生育可能な緑化基材層とを備えたものである。   The microbial fuel cell of the present invention includes a microorganism-containing layer containing current-generating bacteria and organic matter, a negative electrode that is disposed in contact with the microorganism-containing layer and extracts electrons generated by decomposition of the organic matter by the current-generating bacteria, and an external environment containing oxygen On the other hand, it is provided with a positive electrode that is arranged so that oxygen in the external environment is in contact with it and donates electrons to oxygen, and a greening base layer that can grow plants in the external environment above.

本発明の一実施形態において、上記正極は上記緑化基材層としても機能する。
本発明の一実施形態において、上記緑化基材層は着脱可能に設けられている。
In one embodiment of the present invention, the positive electrode also functions as the greening substrate layer.
In one Embodiment of this invention, the said greening base material layer is provided so that attachment or detachment is possible.

本発明の一実施形態において、上記正極と上記負極と間に配置されたイオン伝導膜を備える。   In one Embodiment of this invention, the ion conductive film arrange | positioned between the said positive electrode and the said negative electrode is provided.

本発明において、上記微生物含有層は、好ましくは土を含む。
本発明の一実施形態において、上記植物は苔類の植物である。
In the present invention, the microorganism-containing layer preferably contains soil.
In one embodiment of the invention, the plant is a moss plant.

本発明によると、緑化構造物であると同時に、緑化面を有効に利用して発電することができる微生物燃料電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a microbial fuel cell that is a greening structure and at the same time can generate power by effectively using a greening surface.

第1の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the microbial fuel cell of 1st Embodiment. 第2の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the microbial fuel cell of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the microbial fuel cell of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the microbial fuel cell of 4th Embodiment. 第5の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the microbial fuel cell of 5th Embodiment. 微生物燃料電池を用いた第6の実施形態のシステムを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the system of 6th Embodiment using a microbial fuel cell. 第7の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the microbial fuel cell of 7th Embodiment. 第8の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the microbial fuel cell of 8th Embodiment.

本発明の微生物燃料電池は、電流発生菌及び有機物を含む微生物含有層と、当該微生物含有層に接触して配置され、当該電流発生菌による有機物の分解によって生じる電子を取り出す負極と、酸素を含む外部環境に対して、前記外部環境の酸素が接触するように配置され、当該酸素に電子を供与する正極と、上方の外部環境中に植物を生育可能な緑化基材層とを備える構成である。以下、実施形態を例示して、本発明の微生物燃料電池についてより具体的に説明する。以下で詳述する各実施形態の微生物燃料電池においては、微生物含有層として負極側土層が設けられている。   The microbial fuel cell of the present invention includes a microorganism-containing layer containing current-generating bacteria and organic matter, a negative electrode that is disposed in contact with the microorganism-containing layer and extracts electrons generated by the decomposition of organic matter by the current-generating bacteria, and oxygen Arranged so that oxygen in the external environment is in contact with the external environment, and includes a positive electrode that donates electrons to the oxygen, and a greening base layer that can grow plants in the external environment above. . Hereinafter, the microbial fuel cell of the present invention will be described more specifically by exemplifying embodiments. In the microbial fuel cell of each embodiment described in detail below, a negative electrode side soil layer is provided as a microorganism-containing layer.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。図1に示す微生物燃料電池11は、上方に開口を有する筐体1を有し、筐体1の下方から順に負極部20と正極部30とが設けられている。正極部30内の正極側土層32は、上方の外部環境に植物61を生育可能な緑化基材層としても機能する。負極部20と正極部30とは接触して設けられており、両者間をイオンが移動できるように構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the microbial fuel cell of the first embodiment. A microbial fuel cell 11 shown in FIG. 1 has a housing 1 having an opening at the top, and is provided with a negative electrode portion 20 and a positive electrode portion 30 in order from the bottom of the housing 1. The positive electrode side soil layer 32 in the positive electrode part 30 also functions as a greening base material layer capable of growing the plant 61 in the upper external environment. The negative electrode part 20 and the positive electrode part 30 are provided in contact with each other, and are configured so that ions can move between them.

(負極部)
負極部20は、負極側土層22とこれに接するように設けられた負極21とを備える。図1において、負極21は、負極側土層22の上方に設けられ、下方部が負極側土層22と接するように設けられているが、このような配置に限定されることはなく、負極側土層22と接する配置であれば、負極側土層22の内部に設けられても、負極側土層22の下方に設けられてもよい。
(Negative electrode part)
The negative electrode part 20 includes a negative electrode side soil layer 22 and a negative electrode 21 provided so as to be in contact therewith. In FIG. 1, the negative electrode 21 is provided above the negative electrode side soil layer 22, and the lower part is provided so as to be in contact with the negative electrode side soil layer 22. As long as the arrangement is in contact with the side soil layer 22, it may be provided inside the negative electrode side soil layer 22 or below the negative electrode side soil layer 22.

負極側土層22は、電流発生菌及び当該電流発生菌が代謝可能な有機物を含む土であって、必要に応じて各種の栄養剤を含んでいてもよい。負極側土層22は、例えば腐葉土である。負極側土層22の水の含有量は特に限定されることはなく、水の含有量が多い泥状態であってもよい。また、負極側土層22は必ずしも土であることに限定されず、電流発生菌及び当該電流発生菌が代謝可能な有機物を含む水溶液や、それを含む絶縁材料(例えばロックウール、脱脂綿など)であっても構わない。負極側土層22においては、電流発生菌が有機物を分解する次の反応(反応R1)が生じて電子が放出され、負極側土層22に接する負極21によって、負極配線23を介して放出された電子が外部に取り出される。   The negative electrode side soil layer 22 is a soil containing current-generating bacteria and organic substances that can be metabolized by the current-generating bacteria, and may contain various nutrients as necessary. The negative electrode side soil layer 22 is, for example, humus. The water content of the negative electrode side soil layer 22 is not particularly limited, and may be in a mud state where the water content is large. Further, the negative electrode side soil layer 22 is not necessarily limited to soil, and is made of an aqueous solution containing current-generating bacteria and organic substances that can be metabolized by the current-generating bacteria, or an insulating material (eg, rock wool, absorbent cotton). It does not matter. In the negative electrode side soil layer 22, the next reaction (reaction R <b> 1) in which the current generating bacteria decompose organic substances is generated, and electrons are released, and the negative electrode 21 in contact with the negative electrode side soil layer 22 releases it through the negative electrode wiring 23. Electrons are taken out to the outside.

有機物+2HO → CO+H+e (反応R1)
電流発生菌とは、糖や酢酸などの有機物を分解して電子を放出する菌であり、例えばShewanella菌が挙げられる。本実施形態において、負極21の近傍では酸素濃度が低いことが好ましく、それゆえ負極側土層22は正極部30の下方に配置し、酸素が供給されにくい状態としているため、電流発生菌は嫌気性菌であることが好ましい。
Organic substance + 2H 2 O → CO 2 + H + + e (reaction R1)
Current-generating bacteria are bacteria that decompose organic substances such as sugar and acetic acid to release electrons, and examples include Shewanella bacteria. In the present embodiment, it is preferable that the oxygen concentration is low in the vicinity of the negative electrode 21. Therefore, the negative electrode side soil layer 22 is disposed below the positive electrode part 30 and is in a state in which oxygen is difficult to be supplied. It is preferable that it is a sex bacteria.

負極21は、耐腐食性の高いカーボン材料で形成されていることが好ましく、例えばカーボンフェルト、金属基材にカーボンコーティングした材料を用いることができる。金属基材としては、SUSからなり、表面積が大きなメッシュ状のものを用いることが好ましい。カーボンコーティング方法としては、溶融塩による炭素めっき、不織布吹き付け、炭素含有塗装、スパッタリング等が挙げられる。   The negative electrode 21 is preferably formed of a carbon material having high corrosion resistance. For example, a carbon felt or a material obtained by coating a metal substrate with carbon can be used. As the metal base material, it is preferable to use a mesh-like material made of SUS and having a large surface area. Examples of the carbon coating method include carbon plating with molten salt, non-woven fabric spraying, carbon-containing coating, sputtering, and the like.

負極配線23は、耐腐食性の高いSUS等からなるものが好ましく、さらに絶縁樹脂等で被覆されているものであってもよい。   The negative electrode wiring 23 is preferably made of SUS or the like having high corrosion resistance, and may be further covered with an insulating resin or the like.

(正極部)
正極部30は、正極側土層32とこれに接するように設けられた正極31とを備える。図1において、正極31は、正極側土層32の上方に設けられ、下方部が正極側土層32と接するように設けられているが、このような配置に限定されることはなく、正極側土層32と接し、負極21と通電することなく、かつ正極側土層32が緑化基材層として機能することを妨げない配置であれば、正極側土層32の内部に設けられても、正極側土層32の下方に設けられてもよいが、正極31は酸素濃度の高い場所への配置が好ましいことから、正極側土層32の上方、つまり開口部側に設けられることが好ましい。
(Positive part)
The positive electrode part 30 includes a positive electrode side soil layer 32 and a positive electrode 31 provided so as to be in contact therewith. In FIG. 1, the positive electrode 31 is provided above the positive electrode-side soil layer 32 and the lower part is provided so as to be in contact with the positive electrode-side soil layer 32, but is not limited to such an arrangement. As long as the arrangement is not in contact with the side soil layer 32, energization with the negative electrode 21, and does not prevent the positive electrode side soil layer 32 from functioning as a greening base material layer, it may be provided inside the positive electrode side soil layer 32. Although it may be provided below the positive electrode side soil layer 32, the positive electrode 31 is preferably provided above the positive electrode side soil layer 32, that is, on the opening side, because it is preferably disposed in a place with a high oxygen concentration. .

本実施形態において正極側土層32は、緑化基材層62としても機能するため、植物61を生育可能な緑化基材からなる。正極側土層32は、植物61に供給される酸素および水を取り込むことができる。ここで用いられる緑化基材は、例えば土や泥炭等からなり、必要に応じて各種の肥料を含んでいてもよい。また、正極側土層32は必ずしも土であることに限定されず、酸素や植物61の養分を含む水溶液や、それを含む絶縁材料(例えばロックウール、脱脂綿など)であっても構わない。正極側土層32においては、正極側土層32に接する正極31から酸素に電子が供与され、酸素の還元反応である次の反応(反応R2)が生じる。負極側土層22における反応R1で生じる水素イオン(H)が正極側土層32に移動して、反応R2における水素イオン(H)として利用される。 In this embodiment, since the positive electrode side soil layer 32 functions also as the greening base material layer 62, it consists of the greening base material which can grow the plant 61. FIG. The positive soil layer 32 can take in oxygen and water supplied to the plant 61. The greening base material used here consists of soil, peat, etc., for example, and may contain various fertilizers as needed. Moreover, the positive electrode side soil layer 32 is not necessarily limited to soil, and may be an aqueous solution containing oxygen and nutrients of the plant 61 or an insulating material (eg, rock wool, absorbent cotton) containing the aqueous solution. In the positive electrode side soil layer 32, electrons are donated to oxygen from the positive electrode 31 in contact with the positive electrode side soil layer 32, and the following reaction (reaction R2) which is a reduction reaction of oxygen occurs. Hydrogen ions (H + ) generated in the reaction R1 in the negative electrode side soil layer 22 move to the positive electrode side soil layer 32 and are utilized as hydrogen ions (H + ) in the reaction R2.

+4H+4e → 2HO (反応R2)
正極31は、酸素還元能力を有す材料もしくはそれらをコーティングした材料であることが好ましい。例えば、白金、金、カーボン等のほか、白金触媒を修飾したカーボン、酸素還元能を有す酵素触媒を修飾したカーボン、微生物を修飾したカーボンなどを用いることができる。コストや製造の簡便さ考慮すると、耐腐食性の高いカーボン材料で形成されていることが好ましく、例えばカーボンフェルト、金属基材にカーボンコーティングした材料を用いることができる。金属基材としては、SUSからなり、表面積が大きなメッシュ状のものを用いることが好ましい。カーボンコーティング方法としては、溶融塩による炭素めっき、不織布吹き付け、炭素含有塗装、スパッタリング等が挙げられる。
O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (reaction R2)
The positive electrode 31 is preferably a material having oxygen reducing ability or a material coated with them. For example, in addition to platinum, gold, carbon, etc., carbon modified with a platinum catalyst, carbon modified with an enzyme catalyst having oxygen reducing ability, carbon modified with a microorganism, and the like can be used. In consideration of cost and simplicity of production, it is preferably formed of a carbon material having high corrosion resistance. For example, a carbon felt or a material obtained by coating a metal substrate with carbon can be used. As the metal base material, it is preferable to use a mesh-like material made of SUS and having a large surface area. Examples of the carbon coating method include carbon plating with molten salt, non-woven fabric spraying, carbon-containing coating, sputtering, and the like.

正極31は、植物61が上方に生育するのを妨げることがないように、植物61が貫通可能な複数の貫通孔を有する。また、正極31が貫通孔を有することにより、正極側土層32は、上方の外部環境中の酸素や水、植物61に供給される酸素や水を取り込み易くなる。   The positive electrode 31 has a plurality of through holes through which the plant 61 can penetrate so as not to prevent the plant 61 from growing upward. Moreover, since the positive electrode 31 has a through-hole, the positive electrode-side soil layer 32 can easily take in oxygen and water in the upper external environment and oxygen and water supplied to the plant 61.

正極配線33は、耐腐食性の高いSUS等からなるものが好ましく、さらに絶縁樹脂等で被覆されているものであってもよい。   The positive electrode wiring 33 is preferably made of SUS or the like having high corrosion resistance, and may be further covered with an insulating resin or the like.

(緑化基材層)
本実施形態において、緑化基材層62は、上述したように正極側層32がこれを兼ねる。緑化基材層62は、植物61が上方の外部環境に生育可能に構成されている。植物61は、緑化基材層62に成長した状態で植生されてもよいし、植物61の種子を含む緑化基材を用いて種子から生育されてもよい。植物61の種類は限定されることなく、藻類、苔類、イネ科植物、マメ科植物等、種々の植物を用いることができる。なお、苔類は、少ない土で植生可能であるため、緑化基材層62の土の量を少なくすることができる点から好ましい。
(Greening base layer)
In the present embodiment, the greening base material layer 62 serves as the positive soil layer 32 as described above. The greening base material layer 62 is configured such that the plant 61 can grow in the upper external environment. The plant 61 may be vegetated while growing on the greening base layer 62, or may be grown from the seed using a greening base including the seeds of the plant 61. The kind of the plant 61 is not limited, and various plants such as algae, moss, gramineous plant, and leguminous plant can be used. In addition, since moss can be vegetated with little soil, it is preferable from the point that the quantity of the soil of the greening base material layer 62 can be reduced.

(筐体)
筐体1は、少なくとも負極21と正極31の通電を防止する絶縁体あるいは絶縁処理された材料からなる。
(Casing)
The housing 1 is made of at least an insulator or a material subjected to insulation treatment that prevents the negative electrode 21 and the positive electrode 31 from being energized.

(用途・効果)
本実施形態の微生物燃料電池においては、上記した反応R1と反応R2とにより、負極配線23と正極配線33との間に起電力が生じる。本実施形態の微生物燃料電池により生じた起電力は、電化機器を作動させるための電源として用いることができるだけでなく、発生した起電力の大きさをモニタリングすることで緑化基材層62の状態(例えば、湿潤度、養分)を検出することも可能である。
(Use / Effect)
In the microbial fuel cell of the present embodiment, an electromotive force is generated between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 due to the reaction R1 and the reaction R2. The electromotive force generated by the microbial fuel cell of the present embodiment can be used not only as a power source for operating the electric appliance, but also by monitoring the magnitude of the generated electromotive force, the state of the greening substrate layer 62 ( For example, it is possible to detect wetness and nutrients).

本実施形態の微生物燃料電池は、緑化基材層62を備えるので、屋上緑化、壁面緑化に用いることができる。また、緑化基材層62においては、正極側層32を兼ねるのでイオンの移動が生じる。したがって、緑化基材層62におけるイオンの移動を制御することにより、植物61の生育の調整を行うことが可能である。 Since the microbial fuel cell of this embodiment is provided with the greening base material layer 62, it can be used for rooftop greening and wall surface greening. Moreover, since the greening base material layer 62 also serves as the positive electrode side soil layer 32, ion movement occurs. Therefore, the growth of the plant 61 can be adjusted by controlling the movement of ions in the greening substrate layer 62.

さらに、本実施形態の微生物燃料電池において、正極31は、外部環境中の酸素または植物61に供給される酸素を反応R2に利用することができるので、正極側土層32のメンテナンスの頻度を少なくすることができる。   Furthermore, in the microbial fuel cell of this embodiment, the positive electrode 31 can use oxygen in the external environment or oxygen supplied to the plant 61 for the reaction R2, so that the frequency of maintenance of the positive electrode side soil layer 32 is reduced. can do.

[第2の実施形態]
図2は、第2の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。図2に示す微生物燃料電池12は、上方に開口を有する筐体1を有し、筐体1の下方から順に負極部20と正極部30とが設けられている。正極部30内の正極側土層32は、上方の外部環境に植物61を生育可能な緑化基材層として機能する。負極部20と正極部30とはイオン伝導膜4を介して設けられており、両者間をイオンが移動できるように構成されている。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the microbial fuel cell according to the second embodiment. A microbial fuel cell 12 shown in FIG. 2 has a housing 1 having an opening on the upper side, and is provided with a negative electrode portion 20 and a positive electrode portion 30 in order from the lower side of the housing 1. The positive electrode side soil layer 32 in the positive electrode part 30 functions as a greening base material layer capable of growing the plant 61 in the upper external environment. The negative electrode part 20 and the positive electrode part 30 are provided via the ion conductive film 4, and are configured so that ions can move between the two.

本実施形態の微生物燃料電池は、第1の実施形態の構成とは、負極部20と正極部30との間にイオン伝導膜4が設けられている点と、負極部20内において、負極21が負極側土層22の内部に設けられている点のみが異なる。以下、第1の実施形態と違いがある要素についてのみ説明する。   The configuration of the microbial fuel cell of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the ion conductive film 4 is provided between the negative electrode portion 20 and the positive electrode portion 30, and in the negative electrode portion 20, the negative electrode 21 Is different only in that it is provided inside the negative electrode side soil layer 22. Only elements that are different from the first embodiment will be described below.

(イオン伝導膜)
イオン伝導膜4は、イオン伝導性を有する膜である。したがって、負極部20における反応R1で生じた水素イオン(H)がイオン伝導膜4を透過して正極部30に移動し、正極部において反応R2における水素イオン(H)として利用される。また、イオン伝導膜4は、正極部30から負極部20への酸素の移動を抑制または遮断することができるので、嫌気性菌である電流発生菌を用いた場合の反応R1をより効率的に進めることができる。
(Ion conductive membrane)
The ion conductive film 4 is a film having ion conductivity. Accordingly, hydrogen ions (H + ) generated in the reaction R1 in the negative electrode part 20 pass through the ion conductive film 4 and move to the positive electrode part 30, and are used as hydrogen ions (H + ) in the reaction R2 in the positive electrode part. Moreover, since the ion conductive film 4 can suppress or block the movement of oxygen from the positive electrode portion 30 to the negative electrode portion 20, the reaction R1 when using an anaerobic bacterium that generates current is more efficiently performed. Can proceed.

イオン伝導膜4としては、例えば寒天に塩化カリウムや塩化ナトリウムなどの塩を混入させることで形成することができる。またイオン伝導膜4は、市販されているナフィオン(登録商標、デュポン社製)等を使用してもよい。イオン伝導膜4には、さらに酸素吸収材を添加してもよい。酸素吸収材としては、例えば、酸素還元能を有する有機物、酸素吸着性を有する無機物等を用いることができる。イオン伝導膜4は、正極部30と負極部20の間に設けられており、図1においては、上面において正極側土層32と接し、下面において負極側土層22と接するように設けられている。正極部30および負極部20の構成によって、イオン伝導膜4が正極31または負極21に直接接触するような構成であってもよい。   The ion conductive film 4 can be formed, for example, by mixing agar salt with potassium chloride or sodium chloride. The ion conductive membrane 4 may be a commercially available Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont) or the like. An oxygen absorber may be further added to the ion conductive film 4. As the oxygen absorber, for example, an organic substance having an oxygen reducing ability, an inorganic substance having an oxygen adsorptivity, or the like can be used. The ion conductive film 4 is provided between the positive electrode part 30 and the negative electrode part 20. In FIG. 1, the ion conductive film 4 is provided in contact with the positive electrode side soil layer 32 on the upper surface and in contact with the negative electrode side soil layer 22 on the lower surface. Yes. Depending on the configuration of the positive electrode part 30 and the negative electrode part 20, the ion conductive film 4 may be in direct contact with the positive electrode 31 or the negative electrode 21.

(用途・効果)
本実施形態の微生物燃料電池においては、上記した反応R1と反応R2とにより、負極配線23と正極配線33との間に起電力が生じる。本実施形態の燃料電池により生じた起電力は、電化機器を作動させるための電源として用いることができるだけでなく、発生した起電力の大きさをモニタリングすることで緑化基材層62の状態(例えば、湿潤度、養分)を検出することも可能である。
(Use / Effect)
In the microbial fuel cell of the present embodiment, an electromotive force is generated between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 due to the reaction R1 and the reaction R2. The electromotive force generated by the fuel cell of the present embodiment can be used not only as a power source for operating the electric appliances, but also by monitoring the magnitude of the generated electromotive force, the state of the greening substrate layer 62 (for example, , Wetness, nutrients) can also be detected.

本実施形態の微生物燃料電池は、緑化基材層62を備えるので、屋上緑化、壁面緑化に用いることができる。また、緑化基材層62においては、正極側層32を兼ねるのでイオンの移動が生じる。したがって、緑化基材層62におけるイオンの移動を制御することにより、植物61の生育の調整を行うことが可能である。 Since the microbial fuel cell of this embodiment is provided with the greening base material layer 62, it can be used for rooftop greening and wall surface greening. Moreover, since the greening base material layer 62 also serves as the positive electrode side soil layer 32, ion movement occurs. Therefore, the growth of the plant 61 can be adjusted by controlling the movement of ions in the greening substrate layer 62.

本実施形態の微生物燃料電池は、イオン伝導膜4を用いることにより、発電量を向上させることができ、また同じ発電量を得る場合には、薄型化することができる。したがって、微生物燃料電池をより軽量に構成することが可能となり、屋上緑化、壁面緑化用途として用いる場合に有用である。   The microbial fuel cell of the present embodiment can improve the amount of power generation by using the ion conductive membrane 4, and can be made thin when obtaining the same amount of power generation. Therefore, the microbial fuel cell can be configured to be lighter and is useful when used for rooftop greening and wall surface greening.

さらに、本実施形態の微生物燃料電池において、正極31は、外部環境中の酸素または植物61に供給される酸素を反応R2に利用することができるので、正極側土層32のメンテナンスの頻度を少なくすることができる。   Furthermore, in the microbial fuel cell of this embodiment, the positive electrode 31 can use oxygen in the external environment or oxygen supplied to the plant 61 for the reaction R2, so that the frequency of maintenance of the positive electrode side soil layer 32 is reduced. can do.

[第3の実施形態]
図3は、第3の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。図3に示す微生物燃料電池13は、上方に開口を有する筐体1を有し、筐体1の下方から順に負極部20と正極部30とが設けられている。そして、筐体1の開口部の上方にさらに緑化基材層62が取り外し可能に設けられている。負極部20と正極部30とは接触して設けられており、両者間をイオンが移動できるように構成されている。なお、負極部20と正極部30の間には、第2の実施形態で設けられているようなイオン伝導膜を設けることもできる。イオン伝導膜を設けることにより、発電量を向上させることができる。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the microbial fuel cell according to the third embodiment. A microbial fuel cell 13 shown in FIG. 3 has a housing 1 having an opening on the upper side, and is provided with a negative electrode portion 20 and a positive electrode portion 30 in order from the lower side of the housing 1. And the greening base material layer 62 is further provided in the upper part of the opening part of the housing | casing 1 so that removal is possible. The negative electrode part 20 and the positive electrode part 30 are provided in contact with each other, and are configured so that ions can move between them. In addition, between the negative electrode part 20 and the positive electrode part 30, the ion conductive film as provided in 2nd Embodiment can also be provided. By providing the ion conductive membrane, the amount of power generation can be improved.

本実施形態の微生物燃料電池は、第1の実施形態の構成とは、筐体1の開口部の上方に正極部30とは別に緑化基材層62が設けられており、正極部30の正極側土層32が緑化基材層62を兼ねるように構成されていない点のみが異なる。なお、正極31は、第1の実施形態と同様に複数の貫通孔を有するように構成されており、正極側土層32は、上方の外部環境中の酸素や水、上方の緑化基材層62に植生される植物61に供給される酸素や水を取り込み易くなる。以下、第1の実施形態と違いがある要素についてのみ説明する。   The microbial fuel cell of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that a greening base material layer 62 is provided above the opening of the housing 1 separately from the positive electrode 30, and the positive electrode of the positive electrode 30. The only difference is that the side soil layer 32 is not configured to double as the greening base material layer 62. The positive electrode 31 is configured to have a plurality of through-holes as in the first embodiment, and the positive electrode-side soil layer 32 includes oxygen and water in the upper external environment, and the upper greening base material layer. It becomes easy to take in oxygen and water supplied to the plant 61 vegetated in 62. Only elements that are different from the first embodiment will be described below.

(緑化基材層)
緑化基材層62は、正極側土層32を兼ねない点、筐体1の開口部の上方に取り外し可能に設けられている点以外は第1の実施形態で説明した通りである。
(Greening base layer)
The greening base material layer 62 is as described in the first embodiment except that it does not serve as the positive electrode side soil layer 32 and is detachably provided above the opening of the housing 1.

(用途・効果)
本実施形態の微生物燃料電池においては、上記した反応R1と反応R2とにより、負極配線23と正極配線33との間に起電力が生じる。本実施形態の燃料電池により生じた起電力は、電化機器を作動させるための電源として用いることができる。
(Use / Effect)
In the microbial fuel cell of the present embodiment, an electromotive force is generated between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 due to the reaction R1 and the reaction R2. The electromotive force generated by the fuel cell of the present embodiment can be used as a power source for operating the electric appliance.

本実施形態の微生物燃料電池は、緑化基材層62を備えるので、屋上緑化、壁面緑化に用いることができる。緑化基材層62は容易に取り外し可能であることから、植物61の状態、季節等に合わせて植物61を容易に交換することができる。   Since the microbial fuel cell of this embodiment is provided with the greening base material layer 62, it can be used for rooftop greening and wall surface greening. Since the greening base material layer 62 can be easily removed, the plant 61 can be easily exchanged according to the state, season, etc. of the plant 61.

さらに、本実施形態の微生物燃料電池において、正極31は、外部環境中の酸素または植物61に供給される酸素を反応R2に利用することができるので、正極側土層32のメンテナンスの頻度を少なくすることができる。   Furthermore, in the microbial fuel cell of this embodiment, the positive electrode 31 can use oxygen in the external environment or oxygen supplied to the plant 61 for the reaction R2, so that the frequency of maintenance of the positive electrode side soil layer 32 is reduced. can do.

[第4の実施形態]
図4は、第4の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。図4に示す微生物燃料電池14は、上方に開口を有する筐体1を有し、筐体1の下方から順に負極部20と正極部30の正極側土層32とが設けられている。そして、筐体1の開口部の上方にさらに正極部30の正極31が取り外し可能に設けられている。正極31は、上方の外部環境に植物61を生育可能な緑化基材層としても機能する。負極部20と正極部30とは接触して設けられており、両者間をイオンが移動できるように構成されている。なお、負極部20と正極部30の間には、第2の実施形態で設けられているようなイオン伝導膜を設けることもできる。イオン伝導膜を設けることにより、発電量を向上させることができる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the microbial fuel cell of the fourth embodiment. The microbial fuel cell 14 shown in FIG. 4 has a housing 1 having an opening on the upper side, and is provided with a negative electrode portion 20 and a positive electrode side soil layer 32 of a positive electrode portion 30 in order from the lower portion of the housing 1. And the positive electrode 31 of the positive electrode part 30 is further provided above the opening part of the housing | casing 1 so that removal is possible. The positive electrode 31 also functions as a greening base layer capable of growing the plant 61 in the upper external environment. The negative electrode part 20 and the positive electrode part 30 are provided in contact with each other, and are configured so that ions can move between them. In addition, between the negative electrode part 20 and the positive electrode part 30, the ion conductive film as provided in 2nd Embodiment can also be provided. By providing the ion conductive membrane, the amount of power generation can be improved.

本実施形態の微生物燃料電池は、第1の実施形態の構成とは、正極部30の正極側土層32ではなく正極31が緑化基材層62を兼ねるように構成されている点、正極31が筐体1の開口部の上方に取り外し可能に設けられている点のみが異なる。以下、第1の実施形態と違いがある要素についてのみ説明する。   The configuration of the microbial fuel cell of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the positive electrode 31 serves as the greening base material layer 62 instead of the positive electrode side soil layer 32 of the positive electrode part 30. Is different in that it is detachably provided above the opening of the housing 1. Only elements that are different from the first embodiment will be described below.

(正極)
正極31は、導電できる材料と、緑化基材を備え、さらに取り外し可能な構成であれば限定されない。例えば、カーボンコーティングしたメッシュ状の金属基材と、金属基材内に緑化基材とを備え、これらが取り外し可能に一体に保持されている構成が挙げられる。緑化基材、植物61については、第1の実施形態で説明した通りである。
(Positive electrode)
The positive electrode 31 is not limited as long as the positive electrode 31 includes a conductive material and a greening base material and can be removed. For example, the structure provided with the carbon-coated mesh-like metal base material and the greening base material in a metal base material, and these are hold | maintained integrally so that removal is possible is mentioned. The greening base material and the plant 61 are as described in the first embodiment.

(用途・効果)
本実施形態の微生物燃料電池においては、上記した反応R1と反応R2とにより、負極配線23と正極配線33との間に起電力が生じる。本実施形態の燃料電池により生じた起電力は、電化機器を作動させるための電源として用いることができる。
(Use / Effect)
In the microbial fuel cell of the present embodiment, an electromotive force is generated between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 due to the reaction R1 and the reaction R2. The electromotive force generated by the fuel cell of the present embodiment can be used as a power source for operating the electric appliance.

本実施形態の微生物燃料電池は、緑化基材層62を備えるので、屋上緑化、壁面緑化に用いることができる。緑化基材層62を兼ねる正極31は容易に取り外し可能であることから、植物61の状態、季節等に合わせて植物61を容易に交換することができる。   Since the microbial fuel cell of this embodiment is provided with the greening base material layer 62, it can be used for rooftop greening and wall surface greening. Since the positive electrode 31 that also serves as the greening base layer 62 can be easily removed, the plant 61 can be easily replaced in accordance with the state, season, etc. of the plant 61.

さらに、本実施形態の微生物燃料電池において、正極31は、外部環境中の酸素または植物61に供給される酸素を反応R2に利用することができるので、正極側土層32のメンテナンスの頻度を少なくすることができる。   Furthermore, in the microbial fuel cell of this embodiment, the positive electrode 31 can use oxygen in the external environment or oxygen supplied to the plant 61 for the reaction R2, so that the frequency of maintenance of the positive electrode side soil layer 32 is reduced. can do.

[第5の実施形態]
図5は、第5の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。図5に示す微生物燃料電池15は、上方に開口を有する筐体1を有し、筐体1の下方から順に負極部20と正極部30の正極側土層32とが設けられている。正極部30内の正極側土層32は、上方の外部環境に植物61を生育可能な緑化基材層としても機能する。負極部20と正極部30とは接触して設けられており、両者間をイオンが移動できるように構成されている。なお、負極部20と正極部30の間には、第2の実施形態で設けられているようなイオン伝導膜を設けることもできる。イオン伝導膜を設けることにより、発電量を向上させることができる。
[Fifth Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the microbial fuel cell of the fifth embodiment. A microbial fuel cell 15 shown in FIG. 5 includes a housing 1 having an opening on the upper side, and is provided with a negative electrode portion 20 and a positive electrode side soil layer 32 of a positive electrode portion 30 in order from the lower portion of the housing 1. The positive electrode side soil layer 32 in the positive electrode part 30 also functions as a greening base material layer capable of growing the plant 61 in the upper external environment. The negative electrode part 20 and the positive electrode part 30 are provided in contact with each other, and are configured so that ions can move between them. In addition, between the negative electrode part 20 and the positive electrode part 30, the ion conductive film as provided in 2nd Embodiment can also be provided. By providing the ion conductive membrane, the amount of power generation can be improved.

本実施形態の微生物燃料電池は、第1の実施形態の構成とは、筐体1の底面に複数の貫通孔が設けられている点のみが異なる。本実施形態の微生物燃料電池は、土層71に埋め込んで使用することが可能であり、このように使用した場合に、外部環境である土層71から負極側土層22に電流発生菌や分解対象の有機物が継続的に供給される。   The microbial fuel cell of this embodiment is different from the configuration of the first embodiment only in that a plurality of through holes are provided on the bottom surface of the housing 1. The microbial fuel cell of the present embodiment can be used by being embedded in the soil layer 71. When used in this manner, the microbial fuel cell is decomposed from the soil layer 71, which is an external environment, to the negative electrode side soil layer 22 and decomposed. The target organic matter is continuously supplied.

(用途・効果)
本実施形態の微生物燃料電池においては、上記した反応R1と反応R2とにより、負極配線23と正極配線33との間に起電力が生じる。本実施形態の燃料電池により生じた起電力は、電化機器を作動させるための電源として用いることができる。
(Use / Effect)
In the microbial fuel cell of the present embodiment, an electromotive force is generated between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 due to the reaction R1 and the reaction R2. The electromotive force generated by the fuel cell of the present embodiment can be used as a power source for operating the electric appliance.

本実施形態の微生物燃料電池は、緑化基材層62を備え、また土層71に埋設させて使用することができるので、例えば、農地やグラウンドなどの大規模な土地の緑化に用いることができる。また、外部環境である土層71から負極側土層22に電流発生菌や分解対象の有機物が継続的に供給されるので、負極部20における反応R1が安定して生じやすく、長期間安定した電力を発生することが可能である。   The microbial fuel cell of the present embodiment includes the greening base layer 62 and can be used by being embedded in the soil layer 71. Therefore, the microbial fuel cell can be used for greening of large-scale land such as farmland and ground. . In addition, since the current generating bacteria and the organic matter to be decomposed are continuously supplied from the soil layer 71 which is the external environment to the negative electrode side soil layer 22, the reaction R1 in the negative electrode part 20 is likely to occur stably and stably for a long time. It is possible to generate electric power.

さらに、本実施形態の微生物燃料電池において、正極31は、外部環境中の酸素または植物61に供給される酸素を反応R2に利用することができるので、正極側土層32のメンテナンスの頻度を少なくすることができる。   Furthermore, in the microbial fuel cell of this embodiment, the positive electrode 31 can use oxygen in the external environment or oxygen supplied to the plant 61 for the reaction R2, so that the frequency of maintenance of the positive electrode side soil layer 32 is reduced. can do.

[第6の実施形態]
図6は、微生物燃料電池を用いた第6の実施形態のシステムを模式的に示す断面図である。図6に示すシステムは、第1の実施形態の微生物燃料電池11を用いて構成されている。
[Sixth Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a system of a sixth embodiment using a microbial fuel cell. The system shown in FIG. 6 is configured using the microbial fuel cell 11 of the first embodiment.

本実施形態のシステムにおいては、微生物燃料電池11に加えて、負極配線23と正極配線33との間に得られた起電力により制御を行なう制御回路81と、予め水が蓄えられた貯水タンク82と、貯水タンク82に接続されている注水パイプ84と、貯水タンク82と注水パイプ84との間を開閉する電磁弁83が設けられている。   In the system of the present embodiment, in addition to the microbial fuel cell 11, a control circuit 81 that performs control by an electromotive force obtained between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33, and a water storage tank 82 in which water is stored in advance. A water injection pipe 84 connected to the water storage tank 82, and an electromagnetic valve 83 that opens and closes between the water storage tank 82 and the water injection pipe 84.

負極配線23と正極配線33の間に得られた電気エネルギーは、制御回路81によって所定のタイミングで電磁弁83の開閉に使用される。電磁弁83が開けられると、貯水タンク82内の水は水圧によって注水パイプ84に流れ込み、注水パイプ84に設けられた注水口85から植物61に対して水が滴下される。電磁弁83は、所定のタイミングで負極配線23と正極配線33の間に得られた電気エネルギーによって再び閉じられる。   The electric energy obtained between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 is used by the control circuit 81 to open and close the electromagnetic valve 83 at a predetermined timing. When the electromagnetic valve 83 is opened, the water in the water storage tank 82 flows into the water injection pipe 84 due to water pressure, and water is dripped onto the plant 61 from the water injection port 85 provided in the water injection pipe 84. The electromagnetic valve 83 is closed again by electrical energy obtained between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 at a predetermined timing.

本実施形態によれば、植物61に自動で水を供給できるシステムとすることができるため、植物61のメンテナンスが容易となる。また、制御回路81は、電磁弁83の開閉以外にも電力を使用できるように、電力を蓄える機能を有することが好ましい。貯水タンク82の水としては、例えば、蓄えた雨水を使用するようにしてもよいし、水道水を使用してもよい。電磁弁83に代えてポンプを用いてもよい。   According to this embodiment, since it can be set as the system which can supply water to the plant 61 automatically, the maintenance of the plant 61 becomes easy. The control circuit 81 preferably has a function of storing electric power so that electric power can be used in addition to opening and closing of the electromagnetic valve 83. As the water in the water storage tank 82, for example, stored rainwater may be used, or tap water may be used. A pump may be used instead of the electromagnetic valve 83.

図6においては、第1の微生物燃料電池11を用いてシステムを構成したが、第2〜第5の実施形態の微生物燃料電池を用いても同様にシステムを構成することができる。また、第1〜第5の微生物燃料電池の応用としては、これらに限定されることはなく負荷となるデバイスとしては種々のものとすることができる。例えば、得られた電力でLEDを点灯することにより、緑化箇所の照明や電飾として使用することができる。また、微生物燃料電池により得られる電力を、各種センサ用の電源として使用することもでき、例えば緑化箇所に防犯用途として人感センサを設けることができる。   Although the system is configured using the first microbial fuel cell 11 in FIG. 6, the system can be configured in the same manner using the microbial fuel cells of the second to fifth embodiments. The application of the first to fifth microbial fuel cells is not limited to these, and various devices can be used as a load. For example, by turning on the LED with the obtained electric power, it can be used as illumination or electrical decoration of a greening place. Moreover, the electric power obtained by the microbial fuel cell can also be used as a power source for various sensors. For example, a human sensor can be provided at a greening site for crime prevention.

[第7の実施形態]
図7は、第7の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。図7に示す微生物燃料電池16は、上方に開口を有する筐体1を有し、筐体1の下方から順に正極部30と負極部20とが設けられている。負極部20内の負極側土層22は、上方の外部環境に植物61を生育可能な緑化基材層として機能する。負極部20と正極部30とは接触して設けられており、両者間をイオンが移動できるように構成されている。なお、負極部20と正極部30の間には、第2の実施形態で設けられているようなイオン伝導膜を設けることもできる。イオン伝導膜を設けることにより、発電量を向上させることができる。また、イオン伝導膜を用いる場合、正極側土層32は省略することができる。
[Seventh Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the microbial fuel cell according to the seventh embodiment. A microbial fuel cell 16 shown in FIG. 7 has a housing 1 having an opening on the upper side, and is provided with a positive electrode portion 30 and a negative electrode portion 20 in order from the bottom of the housing 1. The negative electrode side soil layer 22 in the negative electrode part 20 functions as a greening base material layer capable of growing the plant 61 in the upper external environment. The negative electrode part 20 and the positive electrode part 30 are provided in contact with each other, and are configured so that ions can move between them. In addition, between the negative electrode part 20 and the positive electrode part 30, the ion conductive film as provided in 2nd Embodiment can also be provided. By providing the ion conductive membrane, the amount of power generation can be improved. Further, when the ion conductive film is used, the positive electrode side soil layer 32 can be omitted.

本実施形態の微生物燃料電池は、第1の実施形態の構成とは、筐体1の底面に複数の貫通孔が設けられている点と、正極31が底面に配置されている点、緑化基材層62が負極側土層22である点が異なる。   The configuration of the microbial fuel cell of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that a plurality of through holes are provided in the bottom surface of the housing 1, a positive electrode 31 is disposed on the bottom surface, and a greening group. The difference is that the material layer 62 is the negative electrode side soil layer 22.

(用途・効果)
本実施形態の微生物燃料電池においては、上記した反応R1と反応R2とにより、負極配線23と正極配線33との間に起電力が生じる。本実施形態の燃料電池により生じた起電力は、電化機器を作動させるための電源として用いることができる。
(Use / Effect)
In the microbial fuel cell of the present embodiment, an electromotive force is generated between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 due to the reaction R1 and the reaction R2. The electromotive force generated by the fuel cell of the present embodiment can be used as a power source for operating the electric appliance.

本実施形態の微生物燃料電池は、緑化基材層62上に正極31が配置されていないため、一体化している構造にも関わらず、緑化基材層62のメンテナンスを行ないやすいという特徴がある。また、緑化基材層62のメンテナンスを行う場合においても、正極31、負極21を分解する必要がないため、メンテナンス前後において、安定した発電が可能である。さらに筐体1の底面に複数の貫通孔が設けられていることで、植物に与えた余分な水分を排出することも可能となる。   The microbial fuel cell according to the present embodiment is characterized in that since the positive electrode 31 is not disposed on the greening base material layer 62, the greening base material layer 62 is easily maintained despite the integrated structure. Further, even when maintenance of the greening base material layer 62 is performed, since it is not necessary to disassemble the positive electrode 31 and the negative electrode 21, stable power generation is possible before and after the maintenance. Furthermore, since a plurality of through holes are provided on the bottom surface of the housing 1, it is possible to discharge excess moisture given to the plant.

本実施形態の微生物燃料電池は、一般的な植木鉢と類似した構造とすることができるため、微生物燃料電池により得られる電力を利用して、LEDの点灯、植物や土の状態のセンシング、また第6の実施例に示すような自動水供給システムの駆動が可能な植木鉢を提供することが可能である。   Since the microbial fuel cell of the present embodiment can have a structure similar to that of a general flower pot, using the power obtained by the microbial fuel cell, lighting of LEDs, sensing of the state of plants and soil, It is possible to provide a flower pot capable of driving an automatic water supply system as shown in the sixth embodiment.

[第8の実施形態]
図8は、第8の実施形態の微生物燃料電池の構成を模式的に示す断面図である。図8に示す微生物燃料電池17は、上方に開口を有する筐体1を有し、筐体1の下方から順に正極31、負極側土層22を兼ねる正極側土層32、負極21、正極側土層32を兼ねる極側土層22、正極31が設けられている。再表面にある負極側土層22は、上方の外部環境に植物61を生育可能な緑化基材層62として機能する。ここで緑化基材層は、第3の実施形態に示すように正極31上に独立されていても構わないし、第4の実施形態示すように正極31自体が緑化基材層となっていても構わない。負極部20と正極部30とは接触して設けられており、両者間をイオンが移動できるように構成されている。なお、負極部20と正極部30の間には、第2の実施形態で設けられているようなイオン伝導膜を設けることもできる。イオン伝導膜を設けることにより、発電量を向上させることができる。
[Eighth Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the microbial fuel cell according to the eighth embodiment. The microbial fuel cell 17 shown in FIG. 8 has a housing 1 having an opening at the top, and in order from the bottom of the housing 1, a positive electrode 31, a positive soil layer 32 that also serves as a negative soil layer 22, a negative electrode 21, and a positive electrode side. A negative electrode-side soil layer 22 that also serves as the soil layer 32 and a positive electrode 31 are provided. The negative electrode side soil layer 22 on the resurface functions as a greening base layer 62 capable of growing the plant 61 in the upper external environment. Here greening substrate layer, to may be independently on the positive electrode 31 as shown in the third embodiment, itself cathode 31 as shown in the fourth embodiment have a greening base layer It doesn't matter. The negative electrode part 20 and the positive electrode part 30 are provided in contact with each other, and are configured so that ions can move between them. In addition, between the negative electrode part 20 and the positive electrode part 30, the ion conductive film as provided in 2nd Embodiment can also be provided. By providing the ion conductive membrane, the amount of power generation can be improved.

本実施形態の微生物燃料電池は、第7の実施形態の構成とは、正極31が上面にも配置されている点が異なる。   The microbial fuel cell of this embodiment is different from the configuration of the seventh embodiment in that the positive electrode 31 is also arranged on the upper surface.

(用途・効果)
本実施形態の微生物燃料電池においては、上記した反応R1と反応R2とにより、負極配線23と正極配線33との間に起電力が生じる。本実施形態の燃料電池により生じた起電力は、電化機器を作動させるための電源として用いることができる。
(Use / Effect)
In the microbial fuel cell of the present embodiment, an electromotive force is generated between the negative electrode wiring 23 and the positive electrode wiring 33 due to the reaction R1 and the reaction R2. The electromotive force generated by the fuel cell of the present embodiment can be used as a power source for operating the electric appliance.

本実施形態の微生物燃料電池は、正極31が筺体の底面と上面に配置されていることで、正極の電極面積を増やすことができ、微生物燃料電池の発電量を増やすことが可能である。さらに筐体1の底面に複数の貫通孔が設けられていることで、植物に与えた余分な水分を排出することも可能となる。   In the microbial fuel cell of the present embodiment, the positive electrode 31 is disposed on the bottom surface and the top surface of the housing, so that the electrode area of the positive electrode can be increased and the power generation amount of the microbial fuel cell can be increased. Furthermore, since a plurality of through holes are provided on the bottom surface of the housing 1, it is possible to discharge excess moisture given to the plant.

本実施形態の微生物燃料電池は、一般的な植木鉢と類似した構造とすることができるため、微生物燃料電池により得られる電力を利用して、LEDの点灯、植物や土の状態のセンシング、また第6の実施例に示すような自動水供給システムの駆動が可能な植木鉢を提供することが可能である。   Since the microbial fuel cell of the present embodiment can have a structure similar to that of a general flower pot, using the power obtained by the microbial fuel cell, lighting of LEDs, sensing of the state of plants and soil, It is possible to provide a flower pot capable of driving an automatic water supply system as shown in the sixth embodiment.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 筐体、4 イオン伝導膜、11,12,13,14,15,16,17 微生物燃料電池、20 負極部、21 負極、22 負極側土層、23 負極配線、30 正極部、31 正極、32 正極側土層、33 正極配線、61 植物、62 緑化基材層、71 土層、81 制御回路、82 貯水タンク、83 電磁弁、84 注水パイプ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case, 4 Ion conductive membrane, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 Microbial fuel cell, 20 Negative electrode part, 21 Negative electrode, 22 Negative electrode side soil layer, 23 Negative electrode wiring, 30 Positive electrode part, 31 Positive electrode, 32 Positive electrode side soil layer, 33 Positive electrode wiring, 61 Plant, 62 Greening base material layer, 71 Soil layer, 81 Control circuit, 82 Water storage tank, 83 Solenoid valve, 84 Water injection pipe.

Claims (6)

電流発生菌及び有機物を含む微生物含有層と、
前記微生物含有層に接触して配置され、前記電流発生菌による前記有機物の分解によって生じる電子を取り出す負極と、
酸素を含む外部環境に対して、前記外部環境の酸素が接触するように配置され、酸素に電子を供与する正極と、
上方の外部環境中に植物を生育可能な緑化基材層とを備えた、
前記緑化基材層は着脱可能に設けられている、
微生物燃料電池。
A microorganism-containing layer containing current generating bacteria and organic matter;
A negative electrode that is disposed in contact with the microorganism-containing layer and extracts electrons generated by the decomposition of the organic matter by the current-generating bacteria;
A positive electrode that is arranged so that oxygen in the external environment is in contact with an external environment containing oxygen, and donates electrons to oxygen;
With a greening base material layer capable of growing plants in the upper external environment,
The greening base layer is detachably provided,
Microbial fuel cell.
前記正極と前記負極と間に配置されたイオン伝導膜を備える、請求項1記載の微生物燃料電池。 The microbial fuel cell according to claim 1 , comprising an ion conductive membrane disposed between the positive electrode and the negative electrode. 電流発生菌及び有機物を含む微生物含有層と、A microorganism-containing layer containing current generating bacteria and organic matter;
前記微生物含有層に接触して配置され、前記電流発生菌による前記有機物の分解によって生じる電子を取り出す負極と、A negative electrode that is disposed in contact with the microorganism-containing layer and extracts electrons generated by the decomposition of the organic matter by the current-generating bacteria;
酸素を含む外部環境に対して、前記外部環境の酸素が接触するように配置され、酸素に電子を供与する正極と、A positive electrode that is arranged so that oxygen in the external environment is in contact with an external environment containing oxygen, and donates electrons to oxygen;
上方の外部環境中に植物を生育可能な緑化基材層と、A greening substrate layer capable of growing plants in the upper external environment;
前記正極と前記負極との間に配置されたイオン伝導膜とを備える、微生物燃料電池。A microbial fuel cell comprising an ion conductive membrane disposed between the positive electrode and the negative electrode.
前記正極は前記緑化基材層でもある、請求項1〜3のいずれか1項に記載の微生物燃料電池。The microbial fuel cell according to claim 1, wherein the positive electrode is also the greening base material layer. 前記微生物含有層は土を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の微生物燃料電池。   The microbial fuel cell according to claim 1, wherein the microorganism-containing layer includes soil. 前記植物は苔類の植物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の微生物燃料電池。   The microbial fuel cell according to claim 1, wherein the plant is a moss plant.
JP2014179012A 2014-09-03 2014-09-03 Microbial fuel cell Expired - Fee Related JP6305878B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014179012A JP6305878B2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Microbial fuel cell
PCT/JP2015/069486 WO2016035440A1 (en) 2014-09-03 2015-07-07 Microbial fuel cell
US15/122,425 US10347931B2 (en) 2014-09-03 2015-07-07 Microbial fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014179012A JP6305878B2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Microbial fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016054048A JP2016054048A (en) 2016-04-14
JP6305878B2 true JP6305878B2 (en) 2018-04-04

Family

ID=55744474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014179012A Expired - Fee Related JP6305878B2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Microbial fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6305878B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105993905A (en) * 2016-07-25 2016-10-12 中国计量大学 Modularized roof-greening generating device
JP7063156B2 (en) * 2018-07-10 2022-05-09 東洋インキScホールディングス株式会社 Compositions for forming battery electrodes, electrodes, and microbial fuel cell devices
JP7063157B2 (en) * 2018-07-10 2022-05-09 東洋インキScホールディングス株式会社 Compositions for forming battery electrodes, electrodes, and microbial fuel cell devices
JP7367333B2 (en) * 2019-04-23 2023-10-24 東洋インキScホールディングス株式会社 Media monitoring system
JP2020174645A (en) * 2019-04-23 2020-10-29 東洋インキScホールディングス株式会社 Medium monitoring system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013073284A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-23 国立大学法人豊橋技術科学大学 Microbial power generation device, electrode for microbial power generation device, and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016054048A (en) 2016-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6305878B2 (en) Microbial fuel cell
US10347931B2 (en) Microbial fuel cell
Nitisoravut et al. Plant microbial fuel cells: A promising biosystems engineering
Apollon et al. Progress and recent trends in photosynthetic assisted microbial fuel cells: A review
Helder et al. Resilience of roof-top plant-microbial fuel cells during Dutch winter
US8950111B2 (en) Device for fixing biomass-based solar heat and carbon dioxide gas, and house equipped with same fixing device
CN109024976B (en) Control method of green environment-friendly building exterior wall system
Kumar et al. Resource recovery from paddy field using plant microbial fuel cell
CN109261713A (en) A kind of method that plant-microorganism fuel cell stops the circulation of soil nano particle source metal ion
CN207973567U (en) A kind of water resource purifying ecological floating bed
CN109113208B (en) Green building wall system
JP2018012086A (en) Bottom mud clarification equipment and bottom mud clarification method, and bottom mud electric power generation
CN205584870U (en) Ecological horticulture system of family based on bioelectrochemistry
JP2009171939A (en) Wall surface greening system
Timmers Electricity generation by living plants in a plant microbial fuel cell
KR20100097326A (en) Next generation aquarium
Kwon et al. Efficiency of Spathiphyllum spp. as a plant-microbial fuel cell
RU205912U1 (en) PLANT-MICROBIAL FUEL CELL
Mahmoud et al. Waste to energy conversion utilizing nanostructured Algal‐based microbial fuel cells
KR20140044591A (en) Complex environmental system using solar energy
TWM560181U (en) Indoor plant microbial fuel cell
EP3972021A1 (en) Device for producing energy and use thereof
CN109518834A (en) A kind of Green environmental-protection building wall construction method
JP2021061178A (en) Microbial fuel cell and power storage system
CN206432334U (en) A kind of submerged plant light compensating apparatus based on deposit microbiological fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180307

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6305878

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees