JPH03147269A - Reserve type microorganism battery - Google Patents

Reserve type microorganism battery

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Publication number
JPH03147269A
JPH03147269A JP1284772A JP28477289A JPH03147269A JP H03147269 A JPH03147269 A JP H03147269A JP 1284772 A JP1284772 A JP 1284772A JP 28477289 A JP28477289 A JP 28477289A JP H03147269 A JPH03147269 A JP H03147269A
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JP
Japan
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water
anode
battery
mediator
cathode
Prior art date
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Pending
Application number
JP1284772A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Nakamichi
中道 和也
Kensaku Imai
今井 健策
Atsuko Gyoda
行田 敦子
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP1284772A priority Critical patent/JPH03147269A/en
Publication of JPH03147269A publication Critical patent/JPH03147269A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE:To make use of the battery in the headline at desired time possible and to increase its portability by wrapping dried microorganisms, a mediator, water absorbing gel, and an anode with a water absorbing sheet. CONSTITUTION:Gelled agar-agar K is filled in a cathode chamber 131 in a cathode chamber frame 13 stacked on a back plate 11, and an ion exchange membrane 20 is stacked thereon. An electron generating substance X prepared by uniformly kneading of dried microorganism, a mediator, and water absorbing gell is bagged around an anode 30 with a water absorbing sheet 90, and an anode chamber frame 12 and a back plate 11 are stacked on the ion exchange membrane 20, so that the anode chamber 121 and the cathode chamber 131 are fastened in sealing state. By the use of dried and powdered microorganisms, a battery can be used by pouring water in the anode chamber 121 at a desired tine. Since water is unnecessary until the battery is used and no nitrogen gas is used, any attachment for generating nitrogen is unnecessary and a battery is made compact and lightweight and its portability is increased.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、注水式微生物電池に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a water-filled microbial battery.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

注水式電池としては、陽極に塩化鉛や塩化銀を、陰極に
マグネシウムを用いたものが知られている。
As water injection type batteries, those using lead chloride or silver chloride for the anode and magnesium for the cathode are known.

しかし、この電池は、鉛や銀化合物のような有害物を使
用するためその製造時および廃棄物の処理に問題がある
。また、この電池は2重く、携帯に不便である。
However, since this battery uses hazardous materials such as lead and silver compounds, there are problems in its manufacture and waste disposal. Moreover, this battery is heavy and inconvenient to carry.

そこで、鉛や銀化合物を使用しない電池として、微生物
の体内に蓄積され、または微生物の体内で発生する電子
を利用する微生物電池が提案されている〔例えば、ジャ
ーナル オブ ケミカル チクノロシイ アンド バイ
オチクノロシイ(Journal of Chemic
al Technology and Biotech
nology)B3〜12第13〜27頁(1984年
)、または英国特許公開第2165087号明細書参照
]。
Therefore, as a battery that does not use lead or silver compounds, a microbial battery that uses electrons accumulated or generated within the body of a microorganism has been proposed [for example, Journal of Chemical Toxicity and Biotoxicity]. Journal of Chemistry
al Technology and Biotech
(1984) or British Patent Publication No. 2165087].

この微生物電池は、陽極室と陰極室を陽イオン交換膜を
隔膜として仕切り、陰極室に水と、この水中に浮遊して
いるバクテリアと、電子を伝達するメディエータ−とを
入れ、さらに反応促進のために窒素ガスをバブリングし
て、バクテリア体内の電子を取り出し電気エネルギーと
するものである。
This microbial cell has an anode chamber and a cathode chamber separated by a cation exchange membrane, and the cathode chamber contains water, bacteria floating in the water, and a mediator that transfers electrons. This is done by bubbling nitrogen gas to extract electrons from the bacteria and use them as electrical energy.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、このような微生物電池は、水に浮遊しているバ
クテリアを使用するため、その組立と同時に放電を開始
してしまい、所望の時期に使用することが不可能である
。また、窒素ガスを使用するためその付帯設備が必要と
なり、装置が全体として大型化し、しかも重量が大とな
り携帯は困難である。
However, since such microbial batteries use bacteria suspended in water, they start discharging as soon as they are assembled, making it impossible to use them at a desired time. Furthermore, since nitrogen gas is used, additional equipment is required, making the device larger and heavier, making it difficult to carry.

本発明は、所望の時期に使用でき、かつ携帯に便利な微
生物電池を提供することを目的とし、また、電池寿命を
長くでき、さらに陽極活物質の陽極室内での均一保持も
できる注水式微生物電池を提供することをも目的とする
The present invention aims to provide a microbial battery that can be used at any desired time and is convenient to carry.The present invention also aims to provide a microbial battery that can be used at any desired time and is convenient to carry. It also aims to provide batteries.

〔課題を解決するための手段〕 本発明は、乾燥微生物、メディエータ−1吸水性ゲルお
よび陰極が吸水性シートに包まれてなる注水式微生物電
池を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a water-filled microbial cell in which dried microorganisms, Mediator-1 water-absorbing gel, and a cathode are wrapped in a water-absorbing sheet.

また、本発明は、注水により、膨潤した吸水性ゲル、微
生物およびメディエータ−が吸水性シートの袋によって
陰極の周囲に均一に保持される注水式微生物電池を提供
するものである。
Furthermore, the present invention provides a water-injected microbial cell in which swollen water-absorbing gel, microorganisms, and mediators are uniformly held around the cathode by a water-absorbing sheet bag by water injection.

さらに、本発明は、メディエータ−が生体酸化還元物質
および/またはその誘導体である注水式微生物電池を提
供するものである。
Further, the present invention provides a water-filled microbial cell in which the mediator is a biological redox substance and/or a derivative thereof.

さらにまた、本発明は、陽極活物質が酸化還元電位の高
い化合物である注水式微生物電池を提供するものである
Furthermore, the present invention provides a water injection type microbial cell in which the anode active material is a compound with a high redox potential.

さらにまた、本発明は、陽極活物質がゲル化した吸水性
物質で固定されている注水式微生物電池を提供するもの
である。
Furthermore, the present invention provides a water injection type microbial cell in which the anode active material is fixed with a gelled water-absorbing material.

本発明の注水式微生物電池においては、乾燥して粉末化
した微生物を使用する。従来知られた微生物電池が、水
中に浮遊しているバクテリアや藍藻を使用する点を改良
したものである。乾燥微生物を使用することにより、微
生物電池の組立と同時に放電することを防止でき、組立
から長時間経過後の使用に備え保存することが可能とな
る。
In the water injection type microbial battery of the present invention, dried and powdered microorganisms are used. This is an improved version of the conventional microbial battery that uses bacteria and blue-green algae suspended in water. By using dried microorganisms, it is possible to prevent discharge at the same time as the microbial cell is assembled, and it becomes possible to store the microorganism for use after a long period of time has passed since assembly.

さらに、給水によりはじめて微生物を活性化できるので
所望の時期に使用することも可能となる。
Furthermore, since microorganisms can only be activated by water supply, it can be used at desired times.

微生物の乾燥程度は、微生物体外の遊離水が0〜2重量
%とすることが好ましい。例えば大腸菌の場合、菌体外
の遊離水が0〜1重量%が好適である。
The degree of drying of the microorganism is preferably such that free water outside the microorganism body is 0 to 2% by weight. For example, in the case of Escherichia coli, the amount of free water outside the bacterial cells is preferably 0 to 1% by weight.

微生物の乾燥方法は、微生物が死滅しない方法であれば
特に限定されないが、凍結乾燥法が好ましい。例えば、
大腸菌の乾燥においては、含水率75〜80%の菌培養
液を10.00Orpm以上で遠心分離して濃縮した菌
体に、スキムミルクなどの保護剤を混合して、−80〜
−20’Cで200〜50To r rの真空ポンプで
1〜2日吸引することにより、遊離水がほぼ0%の乾燥
大腸菌を得ることができる。
The method for drying microorganisms is not particularly limited as long as the method does not kill the microorganisms, but freeze-drying is preferred. for example,
When drying E. coli, a bacterial culture solution with a moisture content of 75 to 80% is centrifuged at 10.00 rpm or higher to concentrate the bacterial cells, and a protective agent such as skim milk is mixed with the bacteria to -80 to 80%.
Dry E. coli containing approximately 0% free water can be obtained by suctioning at -20'C with a vacuum pump of 200 to 50 Torr for 1 to 2 days.

本発明で使用できる微生物としては、水中で成育できる
ものであれば特に限定はなく、好気性菌、通性嫌気性菌
または嫌気性菌が使用できる。
The microorganisms that can be used in the present invention are not particularly limited as long as they can grow in water, and aerobic bacteria, facultative anaerobes, or anaerobic bacteria can be used.

このうち、この好気性菌としては、例えばAzotob
acter chroococcum   Azoto
bactervineland ii、Pseudom
onas aeruginosa。
Among these, examples of this aerobic bacteria include Azotob
acter chroococcum Azoto
bactervineland ii, Pseudom
onas aeruginosa.

Pseudomonas putida、 Bacil
lus 5ubtilis(枯草菌)Yarrowia
 1ipolytica (酵母) 、Hansenu
laanomala  (酵母)、特にBacillu
s 5ubjilis(枯草菌)が好ましい。
Pseudomonas putida, Bacillus
lus 5ubtilis (Bacillus subtilis) Yarrowia
1ipolytica (yeast), Hansenu
laanomala (yeast), especially Bacillus
Bacillus subtilis is preferred.

また、通性嫌気性菌としては、Erwiniacaro
tovora、 Lactobacillus del
brueckii  (乳酸菌) 、Lactobac
illus plar+tarum(乳酸菌)、Leu
conostoc  mesenteroides  
 Escherichiacoli(大腸菌) 、Pr
oteus vulgaris。
In addition, as a facultative anaerobe, Erwiniacaro
tovora, Lactobacillus del
brueckii (lactic acid bacteria), Lactobacillus
illus plar+tarum (lactic acid bacteria), Leu
conostoc mesenteroides
Escherichia coli, Pr
oteus vulgaris.

5treptococcus t、hermophil
usSSaccharomycescerevisia
e (パン酵母)、特にEscherichiacol
i (大腸菌)が好ましい。
5treptococcus t, hermophila
usSSaccharomycescerevisia
e (baker's yeast), especially Escherichiacol
i (E. coli) is preferred.

さらに、嫌気性菌としては、Desulf○ν1bri
Furthermore, as an anaerobic bacteria, Desulf○ν1bri
.

vulgaris (硫酸還元菌) 、Clostri
diumbutylicum  (酪酸菌)、特にDe
sulf □ vibri。
vulgaris (sulfate reducing bacteria), Clostri
diumbutylicum, especially De
sulf □ vibri.

vulgaris (硫酸還元菌)が好ましい。vulgaris (sulfate-reducing bacteria) is preferred.

また、これらの微生物は2種以上を共存して使用するこ
ともできる。
Moreover, two or more types of these microorganisms can also be used together.

一般に、微生物電池においては、前記微生物の体内に入
り、または体表面からその電子を奪い電極に受は渡す働
きをするメディエータ−が使用される。本発明において
は、この働きをするものであればどのようなものでも使
用できる。このメディエータ−としては、例えば、チオ
ニン、二i−メチレンブルー、2,6−シクロロフエノ
ールインドフエノール、アズレB、N、N、N’ 、N
’−テトラメチル−ρ−フェニレンジアミン ジヒドロ
クロリド、レゾルフィン、サフラニン、ソジウム アン
トラキノン β−スルフォネート、インジゴカーミンな
どの色素;リボフラビン(ビタミンB)  L−アスコ
ルビン酸、F A D (flavinadenine
 dinucleotide) 、F M N (fl
avinmononucleotide) 、l、−シ
スティン、NADH(nicotinamide  a
denine   dinucleotide  di
sodiumsalt) 、)Ltミ’)Cム、ユヒキ
) 7 (Co−enzyme Q)、ハイドロキノン
(HQ)、2.6−シクロロペンゾキノン、2−メチル
ベンゾキノン(p−トルキ7y)、2.5−ジヒドロキ
シベンゾキノン、2−ヒドロキシ−1,4−ナフトキノ
ン(HNQ)グルタチオン、パーオキシダーゼ、チトク
ロムC、フェレドキシンなどの生体酸化還元物質または
その誘導体;そのほかFe−EDTA、、Mn−EDT
ASCo−EDTA、Zn−EDTA、メソスルフェー
ト、2,3,5.6−テトラメチル−p−フェニレンジ
アミン、N、N、N’ 、N’−テトラメチル−p−フ
ェニレンジアミン、N。
Generally, in microbial batteries, a mediator is used that enters the body of the microorganism or steals electrons from the body surface and transfers them to an electrode. In the present invention, any material can be used as long as it has this function. Examples of this mediator include thionine, di-methylene blue, 2,6-cyclophenolindophenol, azure B, N, N, N', N
'-Tetramethyl-ρ-phenylenediamine Dihydrochloride, resorufin, safranin, sodium anthraquinone Pigments such as β-sulfonate, indigo carmine; Riboflavin (vitamin B) L-ascorbic acid, F A D (flavinadenine)
dinucleotide), F M N (fl
avinmononucleotide), l, -cystine, NADH (nicotinamide a
denine dinucleotide di
sodium salt),) Ltmi')Cmu, Yuhiki) 7 (Co-enzyme Q), hydroquinone (HQ), 2.6-cyclopenzoquinone, 2-methylbenzoquinone (p-torki7y), 2.5 -Dihydroxybenzoquinone, 2-hydroxy-1,4-naphthoquinone (HNQ) Biological redox substances such as glutathione, peroxidase, cytochrome C, ferredoxin, or derivatives thereof; Other Fe-EDTA, Mn-EDT
ASCo-EDTA, Zn-EDTA, methosulfate, 2,3,5.6-tetramethyl-p-phenylenediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-p-phenylenediamine, N.

N、N’、N’−テトラメチル−p−フェニレンジアミ
ンジヒドロクロリドを挙げることができる。
Mention may be made of N,N',N'-tetramethyl-p-phenylenediamine dihydrochloride.

このメディエータ−は、微生物の寿命、ひいては微生物
電池の寿命と人体に対する安全性の観点から、生体酸化
還元物質またはその誘導体が好ましい。なかでも、HN
Q、FMN、FAD、HQ、またはL−アスコルビン酸
が好ましく使用される。
The mediator is preferably a biological redox substance or a derivative thereof from the viewpoint of the lifespan of the microorganism, the lifespan of the microorganism battery, and safety for the human body. Among them, H.N.
Q, FMN, FAD, HQ or L-ascorbic acid are preferably used.

例えば、微生物として大腸菌を使用する場合のメディエ
ータ−としては、HNQ、FMN、またはFADが好ま
しい。
For example, when E. coli is used as the microorganism, HNQ, FMN, or FAD is preferable as the mediator.

また、メディエータ−としてこれらの化合物を2種以上
組み合わせて使用してもよい。
Furthermore, two or more of these compounds may be used in combination as a mediator.

本発明においては、少量の吸水性ゲルを陰極室に充填す
る。これは、注水時に吸水性ゲルが速やかに吸水し、乾
燥微生物とメディエータ−に均一に水を浸透させること
を目的とするものであり、これにより立ち上がりよく電
流を発生させることができる。
In the present invention, a small amount of water-absorbing gel is filled into the cathode chamber. The purpose of this is to allow the water-absorbing gel to quickly absorb water when water is poured, allowing the water to permeate the dried microorganisms and mediator uniformly, thereby allowing the current to be generated quickly.

また、微生物およびメディエータ−を固定して電極の周
囲に均一に保持することもでき、このため従来法で必要
であった窒素ガスによる攪拌が不要となり、携帯用とな
すことが可能となる。
Furthermore, microorganisms and mediators can be immobilized and held uniformly around the electrode, which eliminates the need for agitation with nitrogen gas, which was required in the conventional method, and the method can be made portable.

吸水性ゲルとしては、例えば、PVA−アクリル酸塩共
重合体(住友化学■製、スミカゲル)を挙げることがで
きるが、必ずしもこれに限定させる必要はなく、そのほ
かの一般的な吸水性ゲルも使用できる。なお、吸水を速
やかにし、また陰極室内を均一に保持するため、吸水性
ゲルの粒径は細かい方(平均径10〜200μm)が好
ましい。
Examples of the water-absorbing gel include PVA-acrylate copolymer (Sumikagel, manufactured by Sumitomo Chemical), but it is not necessarily limited to this, and other general water-absorbing gels may also be used. can. In addition, in order to quickly absorb water and maintain uniformity inside the cathode chamber, it is preferable that the particle size of the water-absorbing gel is small (average diameter 10 to 200 μm).

本発明の注水式微生物電池において、陰極としては、例
えば炭素繊維膜などが使用できるが、必ずしもこれに限
定させる必要はなく、親水性に冨み、表面積が大きく、
電導性が大きく微生物に無害なものであれば使用できる
In the water injection type microbial cell of the present invention, for example, a carbon fiber membrane can be used as the cathode, but it is not necessarily limited to this.
Any material that has high electrical conductivity and is harmless to microorganisms can be used.

本発明の注水式微生物電池においては、前記乾燥微生物
、メディエータ−および吸水性ゲルが、注水により電子
発生物質となるが、これらおよび陰極が吸水性シートで
包まれている。
In the water-injected microbial cell of the present invention, the dried microorganisms, mediator, and water-absorbing gel become electron-generating substances by injecting water, and these and the cathode are wrapped in a water-absorbing sheet.

陰極もともに包まれているため、微生物およびメディエ
ータ−を陰極の周囲に保持し集電を容易にすることがで
きる。また、袋が吸水性であるため注水時の吸水が早く
、立ち上がりよく電流を発生させることができる。
Since the cathode is also wrapped, microorganisms and mediators can be retained around the cathode and current collection can be facilitated. In addition, since the bag is water-absorbing, water is quickly absorbed when water is poured, and current can be generated easily.

吸水性シートとしては、例えば綿や紙などの不織布やカ
ーボンクロスなどの織布などの吸水性のものであれば使
用できるが、加工の便宜上ヒートシールできるものが好
ましい。
As the water-absorbing sheet, any water-absorbing material can be used, such as a non-woven fabric such as cotton or paper, or a woven fabric such as carbon cloth, but it is preferable to use a material that can be heat-sealed for convenience of processing.

本発明の吸水性シートの袋のなかには、グルコースやラ
クトースなどの糖類、スキムミルクなどの微生物の栄養
分を含有させてもよい。これらの栄養分は、微生物と同
時に乾燥させることもてきる。
The water absorbent sheet bag of the present invention may contain sugars such as glucose and lactose, and microbial nutrients such as skim milk. These nutrients can also be dried at the same time as the microorganisms.

本発明の注水式微生物電池に使用される乾燥微生物の量
は、例えば陰極室15ccに対し、1g以上が好ましい
。乾燥微生物が1g未満では微生物電池の起電力が不充
分である。
The amount of dried microorganisms used in the water injection type microbial cell of the present invention is preferably 1 g or more per 15 cc of cathode chamber, for example. If the amount of dried microorganisms is less than 1 g, the electromotive force of the microorganism battery is insufficient.

また、メディエータ−は、乾燥微生物に対し0.1〜2
5重量%、特に0. 4〜5重量%含有させることが好
ましい。メディエータ−が0.1重量%未満では起電力
が不充分であり、一方25重量%を超えると起電力が減
少する。
In addition, the mediator is 0.1 to 2
5% by weight, especially 0. It is preferable to contain 4 to 5% by weight. If the amount of mediator is less than 0.1% by weight, the electromotive force will be insufficient, while if it exceeds 25% by weight, the electromotive force will decrease.

また、吸水性ゲルは、乾燥微生物に対し、2〜20重量
%、特に5〜10重四%使用することが好ましい。吸水
性ゲルが2重量%未満では電流発生時の立ち上がりが悪
く、また微生物およびメディエータ−を陰極周囲に保持
できなくなり結果として起電力が低下し、一方、20重
量%を超えると起電力が減少する。
Further, it is preferable to use the water-absorbing gel in an amount of 2 to 20% by weight, particularly 5 to 10% by weight, based on the dry microorganism. If the water-absorbing gel is less than 2% by weight, current generation will not start up properly and microorganisms and mediators cannot be retained around the cathode, resulting in a decrease in electromotive force.On the other hand, if it exceeds 20% by weight, electromotive force will decrease. .

本発明の注水式微生物電池の陽極においては、活物質と
して酸化還元電位の高い化合物、すなわち酸化還元電位
が0.3 (E” /V、25 ’C)以上、特に0.
5 (E’ /V、25’C)以上の化合物であること
が好ましい。これは、酸化還元電位が低い化合物では陰
極と陽極の酸化還元電位の差が少なく充分な起電力が得
られない。
In the anode of the water injection type microbial cell of the present invention, the active material is a compound with a high redox potential, that is, the redox potential is 0.3 (E''/V, 25'C) or more, particularly 0.
5 (E'/V, 25'C) or more is preferable. This is because if a compound has a low redox potential, the difference in redox potential between the cathode and the anode is small and sufficient electromotive force cannot be obtained.

また、この活物質は、ゲル化した吸水性物質で固定され
ていることが好ましい。これにより活物質の水に対する
溶解度が低い場合も、活物質を水中に均一に保持できる
Further, it is preferable that this active material is fixed with a gelled water-absorbing material. Thereby, even if the active material has low solubility in water, the active material can be held uniformly in water.

このような陽極活物質としては、例えば六塩化イリジウ
ムアンモン((NH4)z  (Ir (CI)b )
過マンガン酸カリ、塩化鉄(III)  (F e C
Is )、フェリシアン化カリ (K、  (Fe  
(CN)& ))などが挙げられ、なかでも六塩化イリ
ジウムアンモンが特に好適であるが、必ずしもこれらに
限定させる必要はない。
As such an anode active material, for example, iridium ammonium hexachloride ((NH4)z (Ir (CI)b )
Potassium permanganate, iron(III) chloride (F e C
Is), potassium ferricyanide (K, (Fe
(CN) & )), among which iridium ammonium hexachloride is particularly preferred, but it is not necessarily limited to these.

陽極活物質の量は、例えば六塩化イリジウムアンモンの
場合、0.2モル以上使用することが好ましい。
For example, in the case of iridium ammonium hexachloride, the amount of the positive electrode active material used is preferably 0.2 mol or more.

また、陽極活物質を固定する吸水性物質としては、例え
ば寒天や、前記した陰極室において使用される吸水性物
質などが挙げられるが、必ずしもこれに限定させる必要
はない。
Further, examples of the water-absorbing substance for fixing the anode active material include agar and the water-absorbing substance used in the cathode chamber described above, but the material is not necessarily limited thereto.

本発明の注水式微生物電池の陽極としては、特に限定さ
れないが、例えば陰極と同じ炭素繊維膜などを挙げるこ
とができるが、必ずしもこれに限定させる必要はない。
The anode of the water injection type microbial cell of the present invention is not particularly limited, and for example, the same carbon fiber membrane as the cathode can be used, but it is not necessarily limited to this.

なお、これらの陰極および陽極は、通常、気密性の良好
なセルの陰極室および陽極室内に収納され、またこれら
の陰極室と陽極室とは、例えばイオン交換膜によって仕
切られてイオン交換が可能に設けられている。注水され
る水としては、純水、水道水、池湖水、用水、海水など
が使用可能である。
Note that these cathodes and anodes are usually housed in a cathode chamber and an anode chamber of a cell with good airtightness, and the cathode chamber and anode chamber are separated, for example, by an ion exchange membrane to allow ion exchange. It is set in. As the water to be injected, pure water, tap water, pond water, industrial water, seawater, etc. can be used.

以下、本発明を図面を使って説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。
The present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

本発明の注水式微生物電池は、第1図に示すように主に
セル10、イオン交換膜20、陰極30および陽極40
を備えている。
As shown in FIG. 1, the water injection type microbial cell of the present invention mainly consists of a cell 10, an ion exchange membrane 20, a cathode 30, and an anode 40.
It is equipped with

前記セル10は、注水式微生物電池の外装容器で、ここ
では第2図に示すように2枚の背Fi11.11と、こ
れらの背板11.11の間に層状態に介在される各1枚
の陰極室用枠体12および陽極室用枠体13からなるが
、必ずしもこれに限定させる必要はなく、例えば陰極室
用枠体12を2枚、3枚というように複数枚重ねたもの
など、少なくとも内部に陰極室121および陽極室13
1が形成できるものであればどのような形状のものでも
よい。なお、この態様ではこれらの陰極室用枠体12お
よび陽極室用枠体13は、両前板11.11の四隅に架
設された固定棒14.14、・・・により位置合わせし
て固定されているが、必ずしもこれに限定させる必要は
なく、例えばこれらを直接積層させてもよい。また、こ
れらの陰極室用枠体12には、陰極室121内への注水
口で、かつ逆漏れ防止機能を有する、例えば粘着性シリ
コンゴム付きステンレス製の一方向弁122.122が
形成されているが、必ずしもこのような一方向弁122
.122に限定させる必要はない。
The cell 10 is an outer container for a water injection type microbial cell, and here, as shown in FIG. It consists of a cathode chamber frame 12 and an anode chamber frame 13, but it is not necessarily limited to this. For example, a plurality of cathode chamber frames 12 such as two or three frames may be stacked. , at least a cathode chamber 121 and an anode chamber 13 inside.
1 can be formed into any shape. In addition, in this embodiment, these cathode chamber frame 12 and anode chamber frame 13 are aligned and fixed by fixing rods 14, 14, . . . installed at the four corners of both front plates 11, 11. However, it is not necessarily limited to this, and for example, these may be directly laminated. Further, these cathode chamber frames 12 are formed with one-way valves 122 and 122 made of, for example, stainless steel with adhesive silicone rubber, which serve as a water inlet into the cathode chamber 121 and have a back leak prevention function. However, such a one-way valve 122
.. There is no need to limit it to 122.

このセル10の素材としては、例えばアクリル樹脂など
が採用できるが、必ずしもこれに限定させる必要はなく
、また各背板11.11、陰極室用枠体12および陽極
室用枠体13は、同一素材であっても、異質素材であっ
てもよい。
The material of this cell 10 can be, for example, acrylic resin, but it is not necessarily limited to this, and each of the back plates 11, 11, the frame 12 for the cathode chamber, and the frame 13 for the anode chamber are the same. It may be made of a different material or a different material.

また、前記イオン交換膜20は、陰極室用枠体12と陽
極室用枠体13との間に介在して、セル10内に形成さ
れる陰極室121と、陽極室131とを電子の流通が可
能に区画するための膜である。なお、このイオン交換膜
20の素材としては、−船便用されているものが使用で
きる。
Further, the ion exchange membrane 20 is interposed between the cathode chamber frame 12 and the anode chamber frame 13 to allow electron circulation between the cathode chamber 121 and the anode chamber 131 formed in the cell 10. It is a membrane that allows for partitioning. Note that as the material for this ion exchange membrane 20, those used for shipping can be used.

また、この態様では、陰極室用枠体12と陽極室用枠体
13との接合部における気密性を高めるためにゴムパツ
キン15.15を介在しているが、必ずしもこれらのゴ
ムパッキンエ5、I5は使用しなくてもよいものの、使
用した方がこの接合部に高い気密性が得られて好ましい
Further, in this embodiment, rubber packings 15 and 15 are interposed to improve airtightness at the joint between the cathode chamber frame 12 and the anode chamber frame 13, but these rubber packings 5 and I5 are not necessarily used. Although it is not necessary to do so, it is preferable to use it because a high airtightness can be obtained at this joint.

前記陰極30および陽極40は、それぞれ陰極室用枠体
12の内部に形成される陰極室121内と、陽極室用枠
体13の内部に形成される陽極室111内とに収納され
、各々の室内からリード線50の端末がでている。この
リード線50を直列または並列に連結し、複数個のセル
を用いることもできる。
The cathode 30 and the anode 40 are housed in a cathode chamber 121 formed inside the cathode chamber frame 12 and an anode chamber 111 formed inside the anode chamber frame 13, respectively. The terminal of the lead wire 50 comes out from inside the room. It is also possible to use a plurality of cells by connecting the lead wires 50 in series or in parallel.

また、この陰極30の周囲は、第3図に概略を示すよう
に乾燥微生物60、生体還元物質および/またはその誘
導体であるメディエータ−70および吸水性ゲル80が
ほぼ均一に混合された電子発生物質Xで覆われ、さらに
第1図に示すようにこの電子発生物質Xが外部に漏れな
いようにこの電子発生物質Xを吸水性シート90で包ん
でいる。
Further, around this cathode 30, as shown schematically in FIG. As shown in FIG. 1, the electron-generating substance X is further wrapped with a water-absorbing sheet 90 so that the electron-generating substance X does not leak to the outside.

さらに、この陽極40が収納された陽極室131内には
、陽極活物質Yをほぼ均一に含有するゲル化した寒天(
吸水性物質)Kが充填され、これにより陽極活物質Yの
水に対する溶解度が低い場合にもこの陽極活物質Yを水
中に均一に保持できる。
Further, in the anode chamber 131 in which the anode 40 is housed, gelled agar containing the anode active material Y almost uniformly (
The water-absorbing material (K) is filled in, so that even if the anode active material Y has low solubility in water, the anode active material Y can be held uniformly in water.

なお、この態様の注水式微生物電池の組立にあたっては
、例えば第1図に示すようにあらかじめ寒天Kをゲル化
するとともに、第3図に示すように乾燥微生物60、メ
ディエータ−70および吸水性ゲル80を均一に混練し
て電子発生物質Xを設けておく。
In assembling the water-filled microbial cell of this embodiment, for example, as shown in FIG. 1, agar K is gelled in advance, and as shown in FIG. are uniformly kneaded to provide an electron generating substance X.

そののち、このゲル化した寒天Kを、第2図に示すよう
に片側の開口部が一方の背板11上に積層された陽極室
用枠体13の陽極室131内に充填し、次にまたこの陽
極室用枠体13の他方の開口部上にイオン交換膜20を
積層する。
Thereafter, this gelled agar K is filled into the anode chamber 131 of the anode chamber frame 13, which has an opening on one side laminated on one back plate 11, as shown in FIG. Further, an ion exchange membrane 20 is laminated on the other opening of this anode chamber frame 13.

一方、この電子発生物質Xは吸水性シート90で陰極3
0の周囲に袋止めし、そののちこの陰極30を有する陰
極室用枠体12を、前記イオン交換膜20上に積層し、
次にまたこの陰極室用枠体I2の上に他方の背板11を
積層して、これらの積層体を各陰極室121および陽極
室131が密封状態になるように締着する。
On the other hand, this electron generating substance
0, and then the cathode chamber frame 12 having the cathode 30 is laminated on the ion exchange membrane 20,
Next, the other back plate 11 is laminated on this cathode chamber frame I2, and these laminated bodies are fastened so that each cathode chamber 121 and anode chamber 131 are sealed.

なお、この注水式微生物電池の組立は、必ずしもこれに
限定させる必要はなく、どのような組立順序であっても
よい。
Note that the assembly of this water injection type microbial battery is not necessarily limited to this, and any assembly order may be used.

次に、本発明のこの態様における注水式微生物電池の作
用を説明する。
Next, the operation of the water injection type microbial cell in this aspect of the present invention will be explained.

まず、保存時には、第1図に示すように陰極室121内
の電子発生物質Xに乾燥状態で保存することで保存性が
良好となる。また、このように保存性が良好なために所
望の時期にこの注水式微生物電池を使用することができ
る。
First, during storage, as shown in FIG. 1, storage stability is improved by storing the electron generating material X in the cathode chamber 121 in a dry state. Furthermore, since the storage property is good, this water injection type microbial battery can be used at any desired time.

次に、使用時に陰極室121内に注水すると、この陰極
室121内に注入された水は、吸水性シート90を通過
して吸水性ゲル80に速やかに吸水され、これによりこ
の吸水性ゲル80が膨潤して第4図に示すように吸水性
シー1−90が陰極室121内の全域に膨らむ。また、
この吸水性ゲル80の吸水・膨潤に伴って第3図に示す
乾燥微生物60およびメディエータ−70にも速やかに
水が浸透し、このため立ち上がりよく電流を発生させる
ことができる。また、乾燥微生物60およびメディエー
タ−70を固定して陰極30の周囲に均一に保持するこ
ともでき、このため従来法で必要であった図示しない窒
素ガスによる攪拌が不要となり、携帯用となすことが可
能となる。
Next, when water is injected into the cathode chamber 121 during use, the water injected into the cathode chamber 121 passes through the water absorbent sheet 90 and is quickly absorbed by the water absorbent gel 80. swells, and the water-absorbing sheet 1-90 swells over the entire area inside the cathode chamber 121, as shown in FIG. Also,
As the water-absorbing gel 80 absorbs water and swells, water quickly permeates into the dried microorganisms 60 and the mediator 70 shown in FIG. 3, so that a current can be generated easily. Furthermore, the dried microorganisms 60 and the mediator 70 can be fixed and held uniformly around the cathode 30, which eliminates the need for stirring using nitrogen gas (not shown), which was necessary in the conventional method, making the method portable. becomes possible.

一方、第3図に示すこの吸水性ゲル80が吸水した水に
より乾燥微生物60が活性化し、そののち第5図に示す
ようにこのメディエータ−70が乾燥微生物60の体表
面もしくは体内から電子を奪い取り、これにより自らは
還元される。
On the other hand, the water absorbed by the water-absorbing gel 80 shown in FIG. 3 activates the dried microorganism 60, and then, as shown in FIG. , whereby it is itself reduced.

次いで、この電子を奪い取ったメディエータ−70は、
陰極30へ行き電子を放出して酸化される。この結果、
陰極30から陽極40へ抵抗Rを介在させたリード線5
0を伝わって電子が流れ出して電流が発生する。なお、
陽極40へ行った電子は、寒天に中の陽極活物質Yによ
り受は取られ、この電子を受は取った陽極活物質Yは還
元される。
Next, the mediator 70 that stole this electron,
It goes to the cathode 30, emits electrons, and is oxidized. As a result,
A lead wire 5 with a resistor R interposed from the cathode 30 to the anode 40
0, electrons flow out and a current is generated. In addition,
The electrons that have gone to the anode 40 are accepted by the anode active material Y in the agar, and the anode active material Y that has accepted the electrons is reduced.

〔作用〕[Effect]

本発明の注水式微生物電池は、まず保存時には、陰極室
内の電子発生物質に水分を与えない状態で保存すること
で保存性が良好となる。また、このように保存性が良好
なために、所望の時期にこの注水式微生物電池を使用す
ることもできる。
The water injection type microbial cell of the present invention has good storage stability by first storing it in a state in which no moisture is applied to the electron-generating substance in the cathode chamber. Furthermore, because of its good storage stability, this water-filled microbial battery can be used at any desired time.

さらに、使用時までは陰極室内に水が不要で、かつ従来
技術のように窒素ガスを使用しないため、この窒素ガス
を発生させる付帯設備が不要となり、従って小型化およ
び軽量化ができて携帯が便利となる。
Furthermore, since there is no need for water in the cathode chamber until use, and unlike conventional technology, no nitrogen gas is used, there is no need for incidental equipment to generate this nitrogen gas, making it smaller and lighter and portable. It becomes convenient.

次に、使用時に陰極室内に注水すると、この陰極室内に
注入された水は、吸水性シートを通過して吸水性ゲルに
速やかに吸水され、これにより乾燥微生物とメディエー
タ−とに速やかに水が浸透して立ち上がりよく電流を発
生させることができる。また、乾燥微生物およびメディ
エータ−を固定して陰極の周囲に均一に保持することも
でき、このため従来法で必要であった図示しない窒素ガ
スによる攪拌が不要となり、携帯用となすことが可能と
なる。
Next, when water is injected into the cathode chamber during use, the water injected into the cathode chamber passes through the water-absorbing sheet and is quickly absorbed by the water-absorbing gel, thereby quickly discharging the water to the dried microorganisms and mediator. It penetrates, rises up, and can easily generate electric current. In addition, dried microorganisms and mediators can be fixed and held uniformly around the cathode, which eliminates the need for stirring using nitrogen gas (not shown), which was required in the conventional method, making it portable. Become.

一方、この吸水性ゲルの吸水により乾燥微生物が再生さ
れ、そののちメディエータ−がこの乾燥微生物の電子伝
達系にもぐり込んで電子を奪い取り、これにより自らは
還元される。次いで、この電子を奪い取ったメディエー
タ−は陰極へ行き電子を放出して酸化する。この結果、
陰極から陽極へ電子が流れ出して電流が発生する。
On the other hand, the dried microorganism is regenerated by the absorption of water by this water-absorbing gel, and then the mediator enters the electron transport system of the dried microorganism and takes away electrons, thereby reducing itself. Next, the mediator that has stolen the electrons goes to the cathode, releases electrons, and is oxidized. As a result,
Electrons flow from the cathode to the anode, generating an electric current.

なお、陽極へ行った電子は陽極室内の陽極活物質により
受は取られ、この電子を受は取った陽極活物質は還元さ
れる。
Note that the electrons that have gone to the anode are accepted by the anode active material in the anode chamber, and the anode active material that has accepted the electrons is reduced.

また、メディエータ−として、生体酸化還元物質および
/またはその誘導体を使用した場合には、このメディエ
ータ−が微生物に対して有毒なものでないため、使用時
にこのメディエータ−によって微生物が死滅する恐れが
少なくなり、従って微生物の寿命、ひいては微生物電池
の寿命が長くなる。
Furthermore, when a biological redox substance and/or its derivative is used as a mediator, the mediator is not toxic to microorganisms, so there is less risk of the microorganism being killed by the mediator during use. , thus increasing the lifespan of the microorganisms and thus the lifespan of the microbial battery.

さらに、陽極活物質が酸化還元電位の高い化合物である
ものとした場合には、より大きな起電力が得られる。
Furthermore, when the anode active material is a compound with a high redox potential, a larger electromotive force can be obtained.

さらにまた、陽極活物質がゲル化した吸水性物質で固定
させた場合は、陽極活物質の水に対する溶解度が低い場
合にもこの陽極活物質を水中に均一に保持できる。
Furthermore, when the anode active material is fixed with a gelled water-absorbing material, the anode active material can be held uniformly in water even if the anode active material has low solubility in water.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例をさらに詳細に説明するが、本発
明はこの実施例に限定されない。
Examples of the present invention will be described in more detail below, but the present invention is not limited to these examples.

なお、この実施例は、前述した第1図〜第5図に示す注
水式微生物電池を使用したものである。
Note that this example uses the water injection type microbial cell shown in FIGS. 1 to 5 described above.

実施例1 あらかじめ、寒天(吸水性物質)Kの0.3gと水20
mとを100°Cに加熱してこの寒天Kを溶解し、その
のちこの溶解した寒天Kを60 ’C以下に冷まして、
次にまたこの冷ました寒天Kに陽極活物質Yである六塩
化イリジウムアンモンの1.74g (0,2モル)を
加えて攪拌したのち室温にて冷却しゲル化させた。
Example 1 In advance, 0.3 g of agar (water-absorbing substance) K and 20 g of water
m and is heated to 100°C to dissolve this agar K, and then this dissolved agar K is cooled to below 60'C,
Next, 1.74 g (0.2 mol) of iridium ammonium hexachloride, which is the anode active material Y, was added to the cooled agar K, stirred, and then cooled to room temperature to form a gel.

次にまた、この陽極活物質Yを含有する寒天KをGF−
20Pl (日本カーボン■製)からなる陽極40を収
納する陽極室用枠体13の陽極室131 (容積15c
c)内に流し込んでこれを固め、次にまたイオン交換膜
20であるセレミオン膜(旭ガラス■製)を使用して第
2図に示すようにこの陽極室用枠体13の開口部を封鎖
した。
Next, agar K containing this anode active material Y was added to GF-
Anode chamber 131 (volume: 15 c
c) Pour it into the anode chamber and solidify it, and then use a Selemion membrane (manufactured by Asahi Glass), which is an ion exchange membrane 20, to seal the opening of the anode chamber frame 13 as shown in FIG. did.

一方、メディエータ−のHNQの26.1mg(10ミ
リモル)および吸水性ゲルのスミカゲルN−100(住
友化学■製)0.1gを乳鉢に入れて擦り、そののちこ
の中に乾燥微生物として、スキムミルクおよびグルタミ
ン酸ナトリウムを加えて凍結乾燥したE、 coli(
オリエンタル酵母0勾製)3gを加えてさらに擦り、電
子発生物質Xを製造し、次にまたこの電子発生物質Xを
吸水性不織布90としてメリーズ(花王■製)に使用さ
れている不織布で陽極40と同じCF−20P 1から
なる陰極30の周囲に袋止めし、そののちこの陰極30
を有する陰極室用枠体12(容積15CC)を、前記イ
オン交換膜20上に積層し、次にまたこの陰極室用枠体
12の上に他方の背板11を積層して、これらの積層体
を陰極室121および陽極室131が密封状態になるよ
うに締着して注水式微生物電池を製造した。
On the other hand, 26.1 mg (10 mmol) of the mediator HNQ and 0.1 g of the water-absorbing gel Sumikagel N-100 (manufactured by Sumitomo Chemical) were placed in a mortar and rubbed. E. coli (lyophilized with monosodium glutamate)
3 g of Oriental yeast (0 grade) was added and further rubbed to produce an electron generating substance X. Next, this electron generating substance A bag is secured around the cathode 30 made of the same CF-20P 1, and then this cathode 30 is
The cathode chamber frame 12 (volume 15 cc) having the following structure is laminated on the ion exchange membrane 20, and then the other back plate 11 is laminated on this cathode chamber frame 12, and these laminations are performed. The body was tightened so that the cathode chamber 121 and the anode chamber 131 were sealed to produce a water injection type microbial battery.

次にまた、こうして製造された注水式微生物電池の陰極
室用枠体12の陰極室121内に注水口122から注水
し、電池の陰極と陽極を抵抗Rを介在させたリード線5
0で連結し、この抵抗間の電圧を測定した。
Next, water is injected into the cathode chamber 121 of the cathode chamber frame 12 of the water-injected microbial battery manufactured in this manner from the water inlet 122, and the lead wire 5 with the resistor R interposed between the cathode and the anode of the battery.
0, and the voltage across this resistance was measured.

なお、抵抗Rには、500Ωを使用した。Note that 500Ω was used as the resistance R.

その結果を第6図に示す。The results are shown in FIG.

第6図から明らかなように、この注水式微生物電池は、
電池としての機能を有し、しかも従来の微生物電池に比
較して寿命が長いものである。
As is clear from Figure 6, this water injection type microbial battery is
It functions as a battery and has a longer lifespan than conventional microbial batteries.

実施例2 メディエータ−として189■(10ミリモル)のFe
−EDTAを使用する以外は、実施例1と同様にして得
られる電圧を測定した。
Example 2 189μ (10 mmol) of Fe as mediator
The voltage obtained was measured in the same manner as in Example 1 except that -EDTA was used.

結果を第7図(曲線1)に示す。The results are shown in Figure 7 (curve 1).

比較例1 実施例2と同様にして、スミカゲルを含まない電子発生
物質Xを使用した注水式微生物電池(曲線2)、電子発
生物質を不織布で包まない注水式微生物電池(曲線3)
、スミカゲルおよび不織布を使用しない注水式微生物電
池(曲線4)について得られる電圧を測定した。
Comparative Example 1 In the same manner as in Example 2, a water-injected microbial cell using electron-generating material
, the voltage obtained for a water-filled microbial cell without Sumikagel and non-woven fabric (curve 4) was measured.

結果を第7図に併せて示す。The results are also shown in FIG.

第7図から明らかに、吸水性ゲルおよび吸水性不織布を
使用するこの注水式微生物電池は、注水後立ち上がりよ
く電流を発生するものであった。
It is clear from FIG. 7 that this water-injected microbial cell using a water-absorbing gel and a water-absorbing nonwoven fabric started up well after water was injected and generated a current.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の注水式微生物電池は、このようなものであるた
め、所望の時期に使用でき、かつ携帯にも便利であると
いう効果を有する。
The water injection type microbial battery of the present invention is thus advantageous in that it can be used at any desired time and is convenient to carry.

また、メディエータ−として、生体酸化還元物質および
/またはその誘導体を使用した場合には、このメディエ
ータ−が微生物に対して有毒なものでないため、使用時
にこのメディエータ−によって微生物が死滅する恐れが
少なくなり、従って微生物の寿命、ひいては微生物電池
の寿命が長くなるという効果も得られる。
Furthermore, when a biological redox substance and/or its derivative is used as a mediator, the mediator is not toxic to microorganisms, so there is less risk of the microorganism being killed by the mediator during use. Therefore, the effect of lengthening the lifespan of the microorganisms and, by extension, the lifespan of the microbial battery can also be obtained.

さらに、陽極活物質が酸化還元電位の高い化合物でとし
た場合には、その化合物の酸化還元電位に応じてより大
きな起電力が得られるという効果も得られる。
Furthermore, when the anode active material is a compound with a high redox potential, an effect is obtained in that a larger electromotive force can be obtained depending on the redox potential of the compound.

さらにまた、陽極活物質がゲル化した吸水性物質で固定
させた場合は、陽極活物質の水に対する溶解度が低い場
合にもこの陽極活物質を水中に均一に保持できるという
効果も得られる。
Furthermore, when the anode active material is fixed with a gelled water-absorbing material, an effect can be obtained in that the anode active material can be uniformly retained in water even if the anode active material has low solubility in water.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一態様の注水式微生物電池における陰
極室への注水前の概略図、第2図は本発明の一態様の注
水式微生物電池の分解斜視図、第3図は本発明の一態様
の注水式微生物電池に使用される乾燥微生物、メディエ
ータ−および吸水性ゲルの混練物の拡大図、第4図は本
発明の一態様の注水式微生物電池における陰極室への注
水後の概略図、第5図は本発明の一態様の注水式微生物
電池内における電流発生原理を示す概略図、第6図およ
び第7図は得られた電圧を示すグラフである。 寒天 セル イオン交換膜 陰極 陽極 乾燥微生物 メディエータ− 吸水性ゲル 吸水性不織布
FIG. 1 is a schematic diagram of a water-injected microbial cell according to an embodiment of the present invention before water is injected into the cathode chamber, FIG. 2 is an exploded perspective view of a water-injected microbial battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention FIG. 4 is an enlarged view of a kneaded mixture of dried microorganisms, mediator, and water-absorbing gel used in a water-injected microbial battery according to one embodiment of the present invention after water is injected into the cathode chamber in a water-injected microbial battery according to one embodiment of the present invention. A schematic diagram, FIG. 5 is a schematic diagram showing the principle of electric current generation in a water injection type microbial cell according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are graphs showing the obtained voltage. Agar cell ion exchange membrane cathode anode dry microbial mediator water absorbent gel water absorbent nonwoven fabric

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)乾燥微生物、メデイエーター、吸水性ゲルおよび
陰極が吸水性シートに包まれてなる注水式微生物電池。
(1) A water-filled microbial battery in which dried microorganisms, a mediator, a water-absorbing gel, and a cathode are wrapped in a water-absorbing sheet.
(2)注水により、膨潤した吸水性ゲル、微生物および
メデイエーターが吸水性シートの袋によって陰極の周囲
に均一に保持される請求項1記載の注水式微生物電池。
(2) The water-injected microbial cell according to claim 1, wherein the swollen water-absorbing gel, microorganisms, and mediator are uniformly held around the cathode by the water-absorbing sheet bag due to water injection.
(3)メデイエーターが生体酸化還元物質またはその誘
導体である請求項1または2記載の注水式微生物電池。
(3) The water-filled microbial battery according to claim 1 or 2, wherein the mediator is a biological redox substance or a derivative thereof.
(4)陽極活物質が酸化還元電位の高い化合物である請
求項1〜3のいずれか1項記載の注水式微生物電池。
(4) The water injection type microbial cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the anode active material is a compound with a high redox potential.
(5)陽極活物質がゲル化した吸水性物質で固定されて
いる請求項1〜4記載のいずれか1項記載の注水式微生
物電池。
(5) The water injection type microbial cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the anode active material is fixed with a gelled water-absorbing substance.
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