KR101440779B1 - 무전해질막 미생물 연료전지, 이의 직렬 스택, 및 병렬 연결체 - Google Patents

무전해질막 미생물 연료전지, 이의 직렬 스택, 및 병렬 연결체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무전해질막 미생물 연료전지, 이의 직렬 스택, 및 병렬 연결체에 관한 것이다.본 발명의 여러 구현예에 따르면, 종래 스케일 업 및 모듈화 과정의 문제점이 해결되고, 전해질막 사용에 따른 여러 문제점을 해결할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

Description

무전해질막 미생물 연료전지, 이의 직렬 스택, 및 병렬 연결체{Microbial fuel cell without comprising membrane electrolyte, in-series stack thereof, and in-parallel combination thereof}
본 발명은 무전해질막 미생물 연료전지, 이의 직렬 스택, 및 병렬 연결체에 관한 것이다.
미생물 연료전지(MFC)는 폐유기물로부터 전기를 생산하는 유망한 기술로 널리 알려져 있음에도 불구하고, 실제 폐수 처리 플랜트 등에 사용되지 못하고 있는데, 이는 스케일 업 과정에 기술적 문제가 크기 때문이다. 기술적 문제를 해결하기 위해서는 시스템의 구조를 간소화하면서 스케일 업이 가능한 단위 셀의 구조가 확보되어야 하며 스택 가능한 모률 시스템과 연계가 필요하다.
현재까지 사용되던 2개의 챔버와 그 사이에 위치한 전해질막의 구조를 갖는 기존의 MFC는 구조적으로 스케일 업이 어려울 뿐 아니라, 전해질막을 사용함에 있어 시스템을 구성하는 비용과 운전 시 발생할 수 있는 막 오염의 문제와 더불어 높은 압력을 견딜 수 있도록 전해질막의 기계적 물성을 높여야 하는 문제도 심각하다.
MFC의 스케일 업을 성공시키기 위해서는 MFC 스택가능한 모듈 시스템이 필요하다. MFC에서 실제 실용적으로 사용 가능한 전력을 생산하기 위해서는 최소한 3-5 V 정도의 전압을 보여야 하지만, 단 하나의 MFC만을 가지고는 이러한 수준의 전압 생산이 불가능하다. 이를 극복하기 위해서는 스택이 가능한 모듈 시스템이 MFC에 적용되어야 한다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 스케일 업 및 모듈화 과정의 종래 문제점을 해결하고, 스케일 업이 가능하고 모듈화가 가능하고 나아가서 용이한 무전해질막 미생물 연료전지, 이의 직렬 스택, 및 병렬 연결체를 제공하고자 한다.
본 발명의 대표적인 일 측면에 따르면, (a) 내부가 비어 있는 몸체, (b) 상기 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 캐소드, (c) 상기 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 애노드, (d) 상기 애노드 하부 표면에 위치한 플레이트, (e) 상기 애노드 상부 표면에 위치한 전기화학적 활성 미생물, (f) 상기 캐소드 하부 표면과 상기 애노드 상부 표면 사이의 상기 몸체 내 공간에 위치한 기질 함유 액, (g) 상기 기질 함유 액의 유입구, (h) 상기 기질 함유 액의 배출구를 포함하는 미생물 연료전지 단위셀로서; 상기 플레이트의 상부 표면과 상기 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 전기화학적 활성 미생물은 상기 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 기질 함유 액을 통과하여 상기 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 캐소드 하부 표면과 상기 애노드 상부 표면 사이의 상기 몸체 내 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 기질 함유 액 유입구와 상기 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 기질 함유 액이 상기 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 캐소드, 상기 애노드, 상기 플레이트는 상기 몸체와 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지가 개시된다.
본 발명의 대표적인 다른 측면에 따르면, 본 발명의 여러 구현예에 따른 무전해질막 미생물 연료전지의 직렬 스택이 개시된다.
본 발명의 대표적인 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 여러 구현예에 따른 무전해질막 미생물 연료전지의 직렬 스택의 병렬 연결체가 개시된다.
본 발명의 여러 구현예에 따르면, 종래 스케일 업 및 모듈화 과정의 문제점이 해결되고, 전해질막 사용에 따른 여러 문제점을 해결할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 MFC 유닛, 시스템적으로 자연 직렬 연결된 MFC, 전선으로 직렬 연결된 MFC 의 성능과 MFC 유닛셀의 성능의 이론적 합을 비교한 그래프이다.
도 2는 MFC 유닛, 시스템적으로 자연 직렬 연결된 MFC, 전선으로 직렬 연결된 MFC 의 power 커브를 나타낸 그래프이다.
도 3은 MFC 유닛, 시스템적으로 자연 직렬 연결된 MFC, 전선으로 직렬 연결된 MFC 의 I-V 커브를 나타낸 그래프이다.
도 4는 MFC 유닛, 시스템적으로 자연 직렬 연결된 MFC, 전선으로 직렬 연결된 MFC 의 Niquist 플롯을 나타낸 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 실시예를 수행한 MFC 유닛과 유닛 구성부 및 치수를 기입한 도식도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예를 수행한 MFC 시스템의 세미-바이폴라플레이트의 구성를 나타낸 도식도.
도 5c는 본 발명의 실시예를 수행한 3개의 MFC 유닛이 세미-바이폴라플레이트에 의 해 직렬 연결된 모듈시스템의 도식도이다.
도 6은 본 발명의 실시예를 바탕으로 한 MFC 모듈시스템을 개략적으로 도식화한 예시도이다.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 내부가 비어 있는 몸체, (b) 상기 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 캐소드, (c) 상기 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 애노드, (d) 상기 애노드 하부 표면에 위치한 플레이트, (e) 상기 애노드 상부 표면에 위치한 전기화학적 활성 미생물, (f) 상기 캐소드 하부 표면과 상기 애노드 상부 표면 사이의 상기 몸체 내 공간에 위치한 기질 함유 액, (g) 상기 기질 함유 액의 유입구, (h) 상기 기질 함유 액의 배출구를 포함하는 미생물 연료전지 단위셀이 개시된다.
이때, 상기 플레이트의 상부 표면과 상기 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 전기화학적 활성 미생물은 상기 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 기질 함유 액을 통과하여 상기 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달된다.
또한, 상기 캐소드 하부 표면과 상기 애노드 상부 표면 사이의 상기 몸체 내 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 기질 함유 액 유입구와 상기 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기질 함유 액이 상기 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 캐소드, 상기 애노드, 상기 플레이트는 상기 몸체와 밀폐되어 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (1) 제1 무전해질막 미생물 연료전지, (2) 제2 무전해질막 미생물 연료전지, ... (N-1) 제(N-1) 무전해질막 미생물 연료전지, (N) 제N 무전해질막 미생물 연료전지를 포함하는 무전해질 미생물 연료전지 스택이 개시된다.
이때, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 하부에 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지가 위치하고, ... 상기 제(N-1) 무전해질막 미생물 연료전지 하부에 상기 제N 무전해질막 미생물 연료전지가 위치하게 된다.
상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지, ... 상기 제(N-1) 무전해질막 미생물 연료전지, 상기 제N 무전해질막 미생물 연료전지는 각각 독립적으로 본 발명의 여러 구현예에 따른 무전해질막 미생물 연료전지일 수 있다.
구체적으로, (1) 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지는 (1a) 내부가 비어 있는 제1 몸체, (1b) 상기 제1 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 제1 캐소드, (1c) 상기 제1 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 제1 애노드, (1d) 상기 제1 애노드 하부 표면에 위치한 제1 플레이트, (1e) 상기 제1 애노드 상부 표면에 위치한 제1 전기화학적 활성 미생물, (1f) 상기 제1 캐소드 하부 표면과 상기 제1 애노드 상부 표면 사이의 제1 공간에 위치한 제1 기질 함유 액, (1g) 상기 제1 기질 함유 액의 유입구, (1h) 상기 제1 기질 함유 액의 배출구를 포함하고; 상기 제1 플레이트의 상부 표면과 상기 제1 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 제1 전기화학적 활성 미생물은 상기 제1 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 제1 기질 함유 액을 통과하여 상기 제1 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 제1 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 제1 캐소드 하부 표면과 상기 제1 애노드 상부 표면 사이의 제1 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 제1 기질 함유 액 유입구와 상기 제1 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 제1 기질 함유 액이 상기 제1 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 제1 캐소드, 제1 상기 애노드, 상기 제1 플레이트는 상기 제1 몸체와 밀폐되어 있다.
마찬가지로, (2) 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지는 (2a) 내부가 비어 있는 제2 몸체, (2b) 상기 제2 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 제2 캐소드, (2c) 상기 제2 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 제2 애노드, (2d) 상기 제2 애노드 하부 표면에 위치한 제2 플레이트, (2e) 상기 제2 애노드 상부 표면에 위치한 제2 전기화학적 활성 미생물, (2f) 상기 제2 캐소드 하부 표면과 상기 제2 애노드 상부 표면 사이의 제2 공간에 위치한 제2 기질 함유 액, (2g) 상기 제2 기질 함유 액의 유입구, (2h) 상기 제2 기질 함유 액의 배출구를 포함하고; 상기 제2 플레이트의 상부 표면과 상기 제2 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 제2 전기화학적 활성 미생물은 상기 제2 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 제2 기질 함유 액을 통과하여 상기 제2 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 제2 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 제2 캐소드 하부 표면과 상기 제2 애노드 상부 표면 사이의 제2 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 제2 기질 함유 액 유입구와 상기 제2 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 제2 기질 함유 액이 상기 제2 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 제2 캐소드, 제2 상기 애노드, 상기 제2 플레이트는 상기 제2 몸체와 밀폐되어 있다.
또한, (N-1) 상기 제(N-1) 무전해질막 미생물 연료전지는 ((N-1)a) 내부가 비어 있는 제(N-1) 몸체, ((N-1)b) 상기 제(N-1) 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 제(N-1) 캐소드, ((N-1)c) 상기 제(N-1) 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 제(N-1) 애노드, ((N-1)d) 상기 제(N-1) 애노드 하부 표면에 위치한 제(N-1) 플레이트, ((N-1)e) 상기 제(N-1) 애노드 상부 표면에 위치한 제(N-1) 전기화학적 활성 미생물, ((N-1)f) 상기 제(N-1) 캐소드 하부 표면과 상기 제(N-1) 애노드 상부 표면 사이의 제(N-1) 공간에 위치한 제(N-1) 기질 함유 액, ((N-1)g) 상기 제(N-1) 기질 함유 액의 유입구, ((N-1)h) 상기 제(N-1) 기질 함유 액의 배출구를 포함하고; 상기 제(N-1) 플레이트의 상부 표면과 상기 제(N-1) 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 제(N-1) 전기화학적 활성 미생물은 상기 제(N-1) 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 제(N-1) 기질 함유 액을 통과하여 상기 제(N-1) 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 제(N-1) 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 제(N-1) 캐소드 하부 표면과 상기 제(N-1) 애노드 상부 표면 사이의 제(N-1) 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 제(N-1) 기질 함유 액 유입구와 상기 제(N-1) 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 제(N-1) 기질 함유 액이 상기 제(N-1) 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 제(N-1) 캐소드, 제(N-1) 상기 애노드, 상기 제(N-1) 플레이트는 상기 제(N-1) 몸체와 밀폐되어 있다.
마찬가지로, (N) 상기 제N 무전해질막 미생물 연료전지는 (N1) 내부가 비어 있는 제N 몸체, (N2) 상기 제N 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 제N 캐소드, (N3) 상기 제N 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 제N 애노드, (N4) 상기 제N 애노드 하부 표면에 위치한 제N 플레이트, (N5) 상기 제N 애노드 상부 표면에 위치한 제N 전기화학적 활성 미생물, (N6) 상기 제N 캐소드 하부 표면과 상기 제N 애노드 상부 표면 사이의 제N 공간에 위치한 제N 기질 함유 액, (N7) 상기 제N 기질 함유 액의 유입구, (N8) 상기 제N 기질 함유 액의 배출구를 포함하고; 상기 제N 플레이트의 상부 표면과 상기 제N 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 제N 전기화학적 활성 미생물은 상기 제N 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 제N 기질 함유 액을 통과하여 상기 제N 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 제N 플레이트와 전선을 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 제N 캐소드 하부 표면과 상기 제N 애노드 상부 표면 사이의 제N 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 제N 기질 함유 액 유입구와 상기 제N 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 제N 기질 함유 액이 상기 제N 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 제N 캐소드, 제N 상기 애노드, 상기 제N 플레이트는 상기 제N 몸체와 밀폐되어 있다.
이때, 상기 제1 플레이트의 하부 표면과 상기 제2 캐소드의 상부 표면은 전기적으로 연결되어 있고, ... 상기 제(N-1) 플레이트의 하부 표면과 상기 제N 캐소드의 상부 표면은 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 상기 N은 2-100의 정수이다.
다른 구현예에 따르면, ① 상기 제1 캐소드는 상기 제1 몸체 내로 인입되어 있을 수도 있고, 또는 ② 상기 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제1 몸체 밖으로 돌출되어 있고 상기 제1 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제1 몸체 내에 인입되어 있을 수도 있으며; 상기 제2 캐소드의 두께 중 일부는 상기 제2 몸체 밖으로 돌출되어 있고, 상기 제2 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제2 몸체 내에 인입되어 있으며; ... 상기 제(N-1) 캐소드의 두께 중 일부는 상기 제(N-1) 몸체 밖으로 돌출되어 있고, 상기 제(N-1) 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제(N-1) 몸체 내에 인입되어 있으며; 상기 제N 캐소드의 두께 중 일부는 상기 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고, 상기 제N 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제N 몸체 내에 인입되어 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 플레이트는 상기 제1 몸체 내로 인입되어 있으며; 상기 제2 플레이트는 상기 제2 몸체 내로 인입되어 있으며; ... 상기 제(N-1) 플레이트는 상기 제(N-1) 몸체 내로 인입되어 있으며; ① 상기 제N 플레이트는 상기 제N 몸체 내로 인입되어 있을 수도 있고, 또는 ② 상기 제N 플레이트의 두께 중 일부가 상기 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고 상기 제N 플레이트의 두께 중 나머지는 상기 제N 몸체에 인입되어 있을 수도 있다.
이때, 상기 제2 캐소드의 돌출 부분 중 일부는 공기 중에 노출되어 있고, 나머지 돌출 부분은 상기 제1 몸체 내로 인입되어, 상기 제2 캐소드의 상부 표면과 상기 제1 플레이트의 하부 표면이 접촉하여 전기적으로 연결되어 있으며; ... 상기 제N 캐소드의 돌출 부분 중 일부는 공기 중에 노출되어 있고, 나머지 돌출 부분은 상기 제(N-1) 몸체 내로 인입되어, 상기 제N 캐소드의 상부 표면과 상기 제(N-1) 플레이트의 하부 표면이 접촉하여 전기적으로 연결되어 있다.
또 다른 구현예에 따르면, ② 상기 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제1 몸체 밖으로 돌출되어 있고 상기 제1 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제1 몸체 내에 인입되어 있으며; ② 상기 제N 플레이트의 두께 중 일부가 상기 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고 상기 제N 플레이트의 두께 중 나머지는 상기 제N 몸체에 인입되어 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워진 고리 형태의 탑 컬렉터를 추가로 포함한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 캐소드와 상기 제1 플레이트를 전기적으로 연결하는 외부 전선, 또는 상기 탑 컬렉터와 상기 제1 플레이트를 전기적으로 연결하는 외부 전선, 또는 이들 2종의 외부 전선 모두를 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, (1) 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택, (2) 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택, ... (M-1) 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택, (M) 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택을 포함하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 병렬 연결체가 개시된다.
이때, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택, ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 각각 독립적으로 본 발명의 여러 구현예에 무전해질막 미생물 연료전지 스택이다.
또한, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드, ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드는 서로 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트는 서로 전기적으로 연결되어 있다.
이때, 상기 M은 2-100 사이의 정수이고, 상기 N은 2-100 사이의 정수일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로부터 돌출되어 있고, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워져 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드와 전기적으로 연결되어 있는 제1 탑 컬렉터를 추가로 포함한다.
마찬가지로, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로부터 돌출되어 있고, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워져 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드와 전기적으로 연결되어 있는 제2 탑 컬렉터를 추가로 포함한다.
중간 부분은 생략하고, 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로부터 돌출되어 있고, 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워져 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드와 전기적으로 연결되어 있는 제(M-1) 탑 컬렉터를 추가로 포함한다.
마지막으로, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로부터 돌출되어 있고, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워져 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드와 전기적으로 연결되어 있는 제M 탑 컬렉터를 추가로 포함한다.
이때, 상기 제1 탑 컬렉터는 상기 제2 탑 컬렉터와 전기적으로 연결되어 있고; ... 상기 제(M-1) 탑 컬렉터는 상기 제M 탑 컬렉터와 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 두께 중 일부가 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고; 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 두께 중 일부가 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고; ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 두께 중 일부가 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고; 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 두께 중 일부가 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있다.
또한, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 돌출 부분은 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 돌출 부분과 전기적으로 연결되어 있고; ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 돌출 부분은 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 돌출 부분과 전기적으로 연결되어 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1 탑 컬렉터, 제2 탑 컬렉터, ... 상기 제(M-1) 탑 컬렉터, 상기 제M 탑 컬렉터는 서로 연결된 하나의 부품으로 제조할 수 있고, 마찬가지로 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트는 서로 연결된 하나의 부품으로 제조하여, 상기 M개의 직렬 스택을 별도 결합 수단을 채용하지 않고 서로 물리적으로 결합하여 병렬 연결체를 구성할 수도 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 제7항에 있어서, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체로 유입되고; ... 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체로 유입된다.
또한, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 몸체로 유입되고; ... 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 몸체로 유입된다.
중간 부분은 생략하고, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 몸체로 유입되고; ... 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 몸체로 유입된다.
마지막으로, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로 유입되고; ... 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로 유입된다.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백하다.
본 발명에서는 스케일 업을 함과 동시에 MFC를 직렬 회로로 모듈화하는 실용적인 접근법을 제시한다. 도 1(a), (b), (c)는 이를 위한 자세한 구조를 제시한다. 본 발명에 따른 MFC 시스템은 1) 직렬 연결용 구조를 단순화하기 위한 공기-노출 캐소드를 포함하는 세미 바이폴라 플레이트 및 2) 전해질막과 닫혀 있는 단일 또는 이중 챔버 구조를 사용함에 다라 발생하는 문제를 해결하기 위해서 전해질막이 없는 개방된 구획(compartment)을 채용한다. 본 발명에서는 스케일 업과 MFC를 직렬로 모듈링 하기 위한 여러 구현예의 발명을 개시한다. 또한, 본 발명에서는 MFC를 직렬로 모듈링하기 위한 구체적 수단을 개시한다.
도 5(a)은 MFC 유닛과 유닛 구성부를 그 디멘션과 함께 제시하고 있다. 각 MFC 유닛은 실린더형 아크릴 몸체(삽입 디멘션을 의미함; 반경, 높이), 애노드(직경 5 cm, 두께 2.54 cm), 캐소드(직경 5 cm, 두께 2.54 cm), 및 누수를 막고 애노드에 공기 유입을 막기 위해 MFC의 하부에 위치한 방수 강성 그래파이트 플레이트(직경 5 cm, 두께 0.2 cm)로 구성된다. 애노드의 일부(2.04 cm)는 공기에 노출되어 있고, 나머지 부분(0.5 cm)은 용액(medium) 내에 침지되어 있다(도 5(a) 참조). 3개의 MFC 유닛을 외부 전선 없이 직접 연결함으로써 스택화된 MFC를 제조할 수 있으며, 이는 도 5(c)에 제시되었다. 스택화된 MFC의 구조를 간단히 살펴보면, 어느 한 MFC 유닛(예: MFC 유닛 2)의 방수 그래파이트 플레이트 상부에 위치한 애노드가 또 다른 MFC 유닛(예: 유닛 1)의 캐소드 위에 스택되어 있는데, 이는 도 5(b)에 제시된 바와 같이 세미-바이폴라 플레이트의 지지에 의한 직렬 연결을 구성한다. 세미-바이폴라 플레이트는 본 발명의 핵심적인 부분이며, 이를 통해서 ARB의 대사작용(metabolism)을 방해하지 않고 MFC를 직렬로 연결하는 것이 가능하며, 이는 애노드와 캐소드 사이에 위치한 방수의 강성 그래파이트 플레이트로 인한 것이다. 화학적 연료전지에 통상적으로 사용되는 바이폴라 플레이트는 장방형의 그래파이트 플레이트이다. 이 플레이트의 한 면은 애노드로 작용하고, 다른 면은 캐소드로 작용한다. 그러나, 이러한 바이폴라 구조는 ARB 대사작용을 심각하게 방해하는데, 이는 캐소드 측에 제공된 산소 분자가 애노드 측으로 즉시 확산할 수 있기 때문이다. 세미-바이폴라 플레이트의 또 다른 특징은 애노드와 캐소드의 낮은 kinetics를 향상할 수 있도록 높은 speicific 표면적을 제공하기 위해 그래파이트 펠트(felt)를 전극으로 사용한다는 점이다.
각 MFC 유닛에 양조장 폐수 처리 플랜트(한국, 광주)에서 취한 혐기성 소화(digestion) 슬러지 157 mL를 접종한 후에, 연동(pristaltic) 펌프를 이용하여 0.072 ± 0.8 mL/분 속도로 아세테이트 배지를 제공하였다(수력학적 체류 시간, HRT, 36.35 ± 3.27 hr). 애노드의 ARB를 순응시키기 위해서, 각 유닛을 전압이 안정화될 때까지(약 4 일) 1 kΩ의 외부 부하를 이용하여 폐쇄 회로 모드(CCM)에서 운전하였다. MFC에서 안정적인 전압 출력을 확인하고 나서, MFC 운전을 CCM에서 개방 회로 모드(OCM)으로 번환하였고, 각 유닛을 이용하여 방전 테스트를 수행하였다. 이 실험에서 외부 하중을 100 kΩ에서 1 kΩ까지 변화시켰다(100, 40, 30, 20, 15, 10, 5, 1 kΩ). 각 부하에서 방전 시간은 15 분이었고, 전압은 멀티미터(Keithly 2700)를 이용하여 모니터링하였다. 그리고 나서, 스택화된 MFC를 이용하여 같은 방식으로 방전 테스트를 수행하였다.
스택화된 MFC의 세미-바이폴라 플레이트의 성능을 평가하기 위하여, 3대의 MFC를 직렬 연결하여 성능평가 시험을 수행하였다. 이때 각 MFC 유닛, 시스템적으로 자연 직렬 연결된 MFC, 전선으로 직렬 연결된 MFC에 대해여 I-V 및 전력 커브를 비교하였다.
직렬 연결된 MFC의 과전압(overpotential)에 중요한 인자가 무엇인지 확인하기 위하여, 각 유닛 및 스택화된 MFC의 내부 저항을 분석하였다. FRA-ADC 임피던스 모듈이 딸린 Autolab(Eco Chemie, Utrecht, The Netherlands)를 이용하여 측정한 전기화학 임피던스 분석법(electrochemical impedance spectroscopy, EIS) 스펙트럼으로부터 얻어진 Nyquist 플롯을 이용하여 내부 저항을 측정하였다.
EIS 스펙트럼은 100 kHz 내지 0.01 Hz의 주파수 영역에서 얻었으며, 가변 전압, 캐소드 개방 회로 전압(OCP), 진폭 10 mV, 2 전극 구조의 조건이었다. 도 1은 도 5(b)에 제시된 스택화된 MFC 및 단위 MFC로부터 얻어진 성능 커브를 보여준다. 단위 MFC의 OCV는 각각 0.53 V, 0.51 V, 0.53 V이었다. 스택화된 MFC의 OCV는 1.58로 세배가 되었다. 이 값은 MFC 유닛들로부터 얻은 전압의 합과 비슷하다. 외부 저항을 100 kΩ에서 1 kΩ로 낮춤에 따라서, 스택화된 MFC의 전압은 각 유닛의 전압의 함과 같음에도 불구하고 서서히 감소하였다(도 1).
스택화된 MFC로부터 나오는 최대 파워는 MFC 유닛들의 평균 최대 파원의 2.5배이지만, 스택화된 MFC의 최대 전류는 단위 MFC의 평균 최대 전류의 약 75% 정도이다(도 2). 이는 단위 MFC를 직렬 연결함에 따라서 스택화딘 MFC 내의 내부 저항이 증가했다는 점을 의미한다.
MFC 내의 내부 저항은 3가지 요소를 포함하는데, 구체적으로 전하 이동 저항(활성 손실, Rct), 용액 저항(옴 손실, Rs), 물질 전달 저항(물질 손실, Rm)이다. 스택화된 MFC에서 어느 저항이 큰 지를 확인하기 위해서, 단위 MFC와 스택화된 MFC의 IV 커브를 수작업으로 얻었다.
스택화된 MFC의 전압은 100 kΩ 및 15 kΩ 외부 하중(과전압: 0.6 V)에서는 선형으로 감소하였고, 따라서 100 kΩ 및 15 kΩ에서는 Rct 및 Rs가 우세하다고 보인다(도 3). 외부 하중 하에서 단위 MFC보다 스택화된 MFC에서 전압 감소의 선형성이 더욱 급하지만, 스택화된 MFC의 전체 내부 저항은 단위 MFFC의 내부 저항의 총합과 이론적으로는 동일하기 때문에, 위와 같은 점은 설명될 수 있다.
100 kΩ 및 15 kΩ에서 발생하는 Rct 및 Rs 중에서 어느 저항이 더욱 우세한 지를 확인하기 위하여, EIS로부터 Niquist 플롯을 구하였다. 예상했던 바와 같이, 애노드 Rct, 캐소드 Rct, 스택화된 MFC의 Rs는 단위 MFC의 Rs, 캐소드 Rct, 애노드 Rct의 각각의 합과 상당히 유사하다(도 4 및 표 1).
이들 중에서, 스택화된 MFC의 애노드 Rct는 Rs와 캐소드 Rct와 비교해서 상대적으로 낮다. 이러한 결과로부터, 스택화된 MFC의 Rs와 캐소드의 Rct는 가장 중요한 저항으로서, 전체 내부 저항의 98%에 상당한다는 점을 확인할 수 있다. Rs는 전자성 저항(RE)과 이온성 저항(RI)를 포함한다. 따라서, Rs가 높은 값을 보이는 이유는 다음 2가지 중 하나일 가능성이 있다. 1) 첫째 세미-바이폴라 플레이트에서 발생하는 RE이고, 2) 둘째는 각 단위 MFC의 애노드와 캐소드 사이의 용액에서 발생하는 RI이다. 강성의 그래파이트가 전극과 불완전하게 접촉하여 세미-바이폴라 플레이트의 전도성이 불량하다면, RE가 증가할 수 있다고 해석할 수도 있다. 스택화된 MFC의 Rs에 영향을 준 것이 RE 또는 RI 중 어느 것인지 확인하기 위하여, 세미-바이폴라 플레이트의 RE를 EIS의 Niquist 플롯으로부터 분석하였다. 1번과 2번 셀 사이의 세미-바이폴라 플레이트의 RE는 1.3 Ω이고, 2번과 3번 셀 사이의 RE는 1.6 Ω이다. EIS 측정에 추가하여, 다음에 있는 단위 MFC의 각 애노드와 캐소드의 끝을 연결함으로써, 세미-바이폴라 플레이트로 스택화된 단위 MFC와 전기적 전선으로 스택화된 MFC의 I-V 커브를 비교하였다. 그 결과, (소량이나마) 세미-바이폴라 플레이트로 스택화된 MFC에서 더 많은 전류가 흐른다는 점을 확인하였다. 또한, 스택화된 MFC의 Rs는 단위 MFC의 Rs의 합과 상당히 동일한 수준이다. 이는 RI가 스택화된 MFC의 Rs에 영향을 미친다는 점을 보여준다. 이러한 점은 세미-바이폴라 플레이트를 사용함으로써 전극과 전선 사이의 접촉 부분에서 발생하는 RE가 감소한다는 점을 의미한다. 이러한 결과에 기초하여, 공기-노출 캐소드를 포함하는 무전해질막 MFC의 스택화에 세미-바이폴라 플레이트가 사용 가능하고 적합하다는 것을 확인할 수 있다.
다만, RI에 의한 과전압은 스택화된 MFC 내에서 100 kΩ에서 1 kΩ에 걸쳐 발생하는 전체 과전압의 일부이다. 또 다른 과전압(0.9 V)가 10 kΩ에서 1 kΩ에 걸쳐 발생하였다(도 3). 이는 Rm으로 인한 것이라고 단순히 해석할 수도 있으나, 이러한 해석은 달리 볼 소지도 큰데, 단위 MFC 내 물질 전달 한계가 심지어 1 kΩ에서 크지 않기 때문이다. 반면, 스택화된 MFC는 1 kΩ보다 10 kΩ에서 10배 더 높은 외부 하중에도 불구하고, 10 kΩ에서 그러하지 못하다. 이는 외부 하중이 더 낮음에도 더 많은 전류가 흐르는 특이한 결과가 될 수도 있다.
그러나, 이러한 결과는 직렬로 연결된 건조 전지 또는 배터리의 전기화학적 기초에 의해 설명될 수 있다. 전류 흐름은 가해진 전압에 정확히 비례하는데, 예를 들어 전압(압력)이 두 배가 되면, 전류의 흐름도 두 배가 된다. 스택하된 MFC의 출발 전압은 1.58로서 단위 MFC에 비해 세 배이며, 따라서 전체 전류는 각 외부 하중이 가해진 단위 MFC의 세 배가 되어야 한다.
도 3에 제시된 바와 같이, 100 kΩ 및 40 kΩ 사이 범위에서, 스택화된 MFC의 총 전류의 회수율은 각 MFC 단위의 전류 총합의 85% 이상이다. 나머지 15% 부분은 앞서 언급한 바와 같이 스택화된 MFC의 Rs 및 Rct의 증가로 인한 손실로 볼 수 있다. 다만, 외부 하중을 40 kΩ에서 1kΩ으로 낮춤에 따라 전류량이 점진적으로 증가하기 때문에, 스택화된 MFC의 전류 회수율은 80%에서 20%로 상당히 감소한다.
이러한 결과로부터, 100 kΩ 및 40 kΩ 사이에서 두 배 이상의 전류(85% 회수율에 해당)는 40 kΩ에서 1 kΩ 사이 범위에서 전자의 고갈을 유발하였고, 스택화된 MFC에서 상당한 과전압으로 나타났다는 점은 분명하다.
도 5(b)에 제시된 터미널 세미-바이폴라 플레이트는 세미-바이폴라 플레이트를 포함하는 각 스택화된 MFC를 연결하는 가교 역할을 한다. 스택화된 MFC의 맨 위 MFC 유닛의 캐소드는 강성의 그래파이트 또는 금속 링 브릿지에 연결될 수 있다(도 5(b)). 브릿지 사용과 더불어, 애노드와 캐소드의 성능을 향상시킬 수 있는데, 위에 언급한 MFC 유닛은 Pt/C와 같이산소 환원 반응(ORR)에 활성을 보이는 캐소드 촉매를 채용하지도 않았고, 애노드와 캐소드에 어떠한 전처리도 수행하지 않았다.
따라서, 위에서 제시한 MFC 모듈화에 대한 여러 구현예에 더하여, 종래 보고되거나 사용된 바와 같이 애노드 및 캐소드 성능을 향상시키는 방법을 통해서 MFC 성능을 극대화할 수도 있다.
Figure 112013024960818-pat00001

Claims (10)

  1. (a) 내부가 비어 있는 몸체,
    (b) 상기 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 캐소드,
    (c) 상기 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 애노드,
    (d) 상기 애노드 하부 표면에 위치한 플레이트,
    (e) 상기 애노드 상부 표면에 위치한 전기화학적 활성 미생물,
    (f) 상기 캐소드 하부 표면과 상기 애노드 상부 표면 사이의 상기 몸체 내 공간에 위치한 기질 함유 액,
    (g) 상기 기질 함유 액의 유입구,
    (h) 상기 기질 함유 액의 배출구를 포함하는 미생물 연료전지 단위셀로서;
    상기 플레이트의 상부 표면과 상기 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고;
    상기 전기화학적 활성 미생물은 상기 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 기질 함유 액을 통과하여 상기 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며;
    상기 캐소드 하부 표면과 상기 애노드 상부 표면 사이의 상기 몸체 내 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 기질 함유 액 유입구와 상기 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고;
    상기 기질 함유 액이 상기 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 캐소드, 상기 애노드, 상기 플레이트는 상기 몸체와 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지.
  2. (1) 제1 무전해질막 미생물 연료전지, (2) 제2 무전해질막 미생물 연료전지, ... (N-1) 제(N-1) 무전해질막 미생물 연료전지, (N) 제N 무전해질막 미생물 연료전지를 포함하는 무전해질 미생물 연료전지 스택으로서;
    상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 하부에 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지가 위치하고, ... 상기 제(N-1) 무전해질막 미생물 연료전지 하부에 상기 제N 무전해질막 미생물 연료전지가 위치하고;
    (1) 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지는 (1a) 내부가 비어 있는 제1 몸체, (1b) 상기 제1 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 제1 캐소드, (1c) 상기 제1 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 제1 애노드, (1d) 상기 제1 애노드 하부 표면에 위치한 제1 플레이트, (1e) 상기 제1 애노드 상부 표면에 위치한 제1 전기화학적 활성 미생물, (1f) 상기 제1 캐소드 하부 표면과 상기 제1 애노드 상부 표면 사이의 제1 공간에 위치한 제1 기질 함유 액, (1g) 상기 제1 기질 함유 액의 유입구, (1h) 상기 제1 기질 함유 액의 배출구를 포함하고;
    상기 제1 플레이트의 상부 표면과 상기 제1 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 제1 전기화학적 활성 미생물은 상기 제1 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 제1 기질 함유 액을 통과하여 상기 제1 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 제1 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 제1 캐소드 하부 표면과 상기 제1 애노드 상부 표면 사이의 제1 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 제1 기질 함유 액 유입구와 상기 제1 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 제1 기질 함유 액이 상기 제1 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 제1 캐소드, 제1 상기 애노드, 상기 제1 플레이트는 상기 제1 몸체와 밀폐되어 있으며;
    (2) 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지는 (2a) 내부가 비어 있는 제2 몸체, (2b) 상기 제2 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 제2 캐소드, (2c) 상기 제2 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 제2 애노드, (2d) 상기 제2 애노드 하부 표면에 위치한 제2 플레이트, (2e) 상기 제2 애노드 상부 표면에 위치한 제2 전기화학적 활성 미생물, (2f) 상기 제2 캐소드 하부 표면과 상기 제2 애노드 상부 표면 사이의 제2 공간에 위치한 제2 기질 함유 액, (2g) 상기 제2 기질 함유 액의 유입구, (2h) 상기 제2 기질 함유 액의 배출구를 포함하고;
    상기 제2 플레이트의 상부 표면과 상기 제2 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 제2 전기화학적 활성 미생물은 상기 제2 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 제2 기질 함유 액을 통과하여 상기 제2 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 제2 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 제2 캐소드 하부 표면과 상기 제2 애노드 상부 표면 사이의 제2 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 제2 기질 함유 액 유입구와 상기 제2 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 제2 기질 함유 액이 상기 제2 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 제2 캐소드, 제2 상기 애노드, 상기 제2 플레이트는 상기 제2 몸체와 밀폐되어 있으며; ...
    (N-1) 상기 제(N-1) 무전해질막 미생물 연료전지는 ((N-1)a) 내부가 비어 있는 제(N-1) 몸체, ((N-1)b) 상기 제(N-1) 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 제(N-1) 캐소드, ((N-1)c) 상기 제(N-1) 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 제(N-1) 애노드, ((N-1)d) 상기 제(N-1) 애노드 하부 표면에 위치한 제(N-1) 플레이트, ((N-1)e) 상기 제(N-1) 애노드 상부 표면에 위치한 제(N-1) 전기화학적 활성 미생물, ((N-1)f) 상기 제(N-1) 캐소드 하부 표면과 상기 제(N-1) 애노드 상부 표면 사이의 제(N-1) 공간에 위치한 제(N-1) 기질 함유 액, ((N-1)g) 상기 제(N-1) 기질 함유 액의 유입구, ((N-1)h) 상기 제(N-1) 기질 함유 액의 배출구를 포함하고;
    상기 제(N-1) 플레이트의 상부 표면과 상기 제(N-1) 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 제(N-1) 전기화학적 활성 미생물은 상기 제(N-1) 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 제(N-1) 기질 함유 액을 통과하여 상기 제(N-1) 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 제(N-1) 플레이트를 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 제(N-1) 캐소드 하부 표면과 상기 제(N-1) 애노드 상부 표면 사이의 제(N-1) 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 제(N-1) 기질 함유 액 유입구와 상기 제(N-1) 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 제(N-1) 기질 함유 액이 상기 제(N-1) 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 제(N-1) 캐소드, 제(N-1) 상기 애노드, 상기 제(N-1) 플레이트는 상기 제(N-1) 몸체와 밀폐되어 있으며;
    (N) 상기 제N 무전해질막 미생물 연료전지는 (N1) 내부가 비어 있는 제N 몸체, (N2) 상기 제N 몸체 내부의 상측 공간에 위치한 제N 캐소드, (N3) 상기 제N 몸체 내부의 하측 공간에 위치한 제N 애노드, (N4) 상기 제N 애노드 하부 표면에 위치한 제N 플레이트, (N5) 상기 제N 애노드 상부 표면에 위치한 제N 전기화학적 활성 미생물, (N6) 상기 제N 캐소드 하부 표면과 상기 제N 애노드 상부 표면 사이의 제N 공간에 위치한 제N 기질 함유 액, (N7) 상기 제N 기질 함유 액의 유입구, (N8) 상기 제N 기질 함유 액의 배출구를 포함하고;
    상기 제N 플레이트의 상부 표면과 상기 제N 애노드의 하부 표면은 전기적으로 연결되어 있고; 상기 제N 전기화학적 활성 미생물은 상기 제N 기질을 분해하여 전자와 수소 이온을 발생하고, 상기 수소 이온은 상기 제N 기질 함유 액을 통과하여 상기 제N 캐소드 하부 표면으로 전달되고, 상기 전자는 상기 제N 플레이트와 전선을 통해 연결되어 있는 캐소드로 전달되며; 상기 제N 캐소드 하부 표면과 상기 제N 애노드 상부 표면 사이의 제N 공간을 수평으로 동일한 체적으로 윗 공간과 아랫 공간으로 나누었을 때, 상기 제N 기질 함유 액 유입구와 상기 제N 기질 함유 액 배출구는 서로 다른 공간에 위치하고; 상기 제N 기질 함유 액이 상기 제N 기질 함유 액의 배출구 이외의 부분을 통해서 유출되지 않도록 상기 제N 캐소드, 제N 상기 애노드, 상기 제N 플레이트는 상기 제N 몸체와 밀폐되어 있으며;
    상기 제1 플레이트의 하부 표면과 상기 제2 캐소드의 상부 표면은 전기적으로 연결되어 있고, ... 상기 제(N-1) 플레이트의 하부 표면과 상기 제N 캐소드의 상부 표면은 전기적으로 연결되어 있으며;
    상기 N은 2-100의 정수인 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택.
  3. 제2항에 있어서, ① 상기 제1 캐소드는 상기 제1 몸체 내로 인입되어 있을 수도 있고, 또는 ② 상기 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제1 몸체 밖으로 돌출되어 있고 상기 제1 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제1 몸체 내에 인입되어 있을 수도 있으며; 상기 제2 캐소드의 두께 중 일부는 상기 제2 몸체 밖으로 돌출되어 있고, 상기 제2 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제2 몸체 내에 인입되어 있으며; ... 상기 제(N-1) 캐소드의 두께 중 일부는 상기 제(N-1) 몸체 밖으로 돌출되어 있고, 상기 제(N-1) 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제(N-1) 몸체 내에 인입되어 있으며; 상기 제N 캐소드의 두께 중 일부는 상기 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고, 상기 제N 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제N 몸체 내에 인입되어 있으며;
    상기 제1 플레이트는 상기 제1 몸체 내로 인입되어 있으며; 상기 제2 플레이트는 상기 제2 몸체 내로 인입되어 있으며; ... 상기 제(N-1) 플레이트는 상기 제(N-1) 몸체 내로 인입되어 있으며; ① 상기 제N 플레이트는 상기 제N 몸체 내로 인입되어 있을 수도 있고, 또는 ② 상기 제N 플레이트의 두께 중 일부가 상기 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고 상기 제N 플레이트의 두께 중 나머지는 상기 제N 몸체에 인입되어 있을 수도 있으며;
    상기 제2 캐소드의 돌출 부분 중 일부는 공기 중에 노출되어 있고, 나머지 돌출 부분은 상기 제1 몸체 내로 인입되어, 상기 제2 캐소드의 상부 표면과 상기 제1 플레이트의 하부 표면이 접촉하여 전기적으로 연결되어 있으며; ... 상기 제N 캐소드의 돌출 부분 중 일부는 공기 중에 노출되어 있고, 나머지 돌출 부분은 상기 제(N-1) 몸체 내로 인입되어, 상기 제N 캐소드의 상부 표면과 상기 제(N-1) 플레이트의 하부 표면이 접촉하여 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택.
  4. 제3항에 있어서, ② 상기 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제1 몸체 밖으로 돌출되어 있고 상기 제1 캐소드의 두께 중 나머지는 상기 제1 몸체 내에 인입되어 있으며;
    ② 상기 제N 플레이트의 두께 중 일부가 상기 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고 상기 제N 플레이트의 두께 중 나머지는 상기 제N 몸체에 인입되어 있는 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워진 고리 형태의 탑 컬렉터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 캐소드와 상기 제1 플레이트를 전기적으로 연결하는 외부 전선, 또는 상기 탑 컬렉터와 상기 제1 플레이트를 전기적으로 연결하는 외부 전선, 또는 이들 2종의 외부 전선 모두를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택.
  7. (1) 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택, (2) 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택, ... (M-1) 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택, (M) 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택을 포함하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 병렬 연결체로서;
    상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택, ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 각각 독립적으로 상기 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 무전해질막 미생물 연료전지 스택이고;
    상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드, ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드는 서로 전기적으로 연결되어 있고;
    상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트는 서로 전기적으로 연결되어 있으며;
    상기 M은 2-100 사이의 정수이고, 상기 N은 2-100 사이의 정수인 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 병렬 연결체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로부터 돌출되어 있고, 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워져 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드와 전기적으로 연결되어 있는 제1 탑 컬렉터를 추가로 포함하며; 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로부터 돌출되어 있고, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워져 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드와 전기적으로 연결되어 있는 제2 탑 컬렉터를 추가로 포함하며; ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로부터 돌출되어 있고, 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워져 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드와 전기적으로 연결되어 있는 제(M-1) 탑 컬렉터를 추가로 포함하며; 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택은 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 두께 중 일부가 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로부터 돌출되어 있고, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드의 돌출 부분의 둘레에 끼워져 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 캐소드와 전기적으로 연결되어 있는 제M 탑 컬렉터를 추가로 포함하며;
    상기 제1 탑 컬렉터는 상기 제2 탑 컬렉터와 전기적으로 연결되어 있고; ... 상기 제(M-1) 탑 컬렉터는 상기 제M 탑 컬렉터와 전기적으로 연결되어 있으며;
    상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 두께 중 일부가 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고; 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 두께 중 일부가 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고; ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 두께 중 일부가 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고; 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 두께 중 일부가 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체 밖으로 돌출되어 있고;
    상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 돌출 부분은 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 돌출 부분과 전기적으로 연결되어 있고; ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 돌출 부분은 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트의 돌출 부분과 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 병렬 연결체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 탑 컬렉터, 제2 탑 컬렉터, ... 상기 제(M-1) 탑 컬렉터, 상기 제M 탑 컬렉터는 서로 연결된 하나의 부품이고;
    상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, ... 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 플레이트는 서로 연결된 하나의 부품인 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 병렬 연결체.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체로 유입되고; ... 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제N 몸체로 유입되고;
    상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 몸체로 유입되고; ... 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제(N-1) 몸체로 유입되고; ...
    상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 몸체로 유입되고; ... 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제2 몸체로 유입되고;
    상기 제M 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제(M-1) 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로 유입되고; ... 상기 제2 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 기질 함유 액의 배출구를 통해 배출된 기질 함유 액은 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 기질 함유 액의 유입구를 통해 상기 제1 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 제1 몸체로 유입되는 것을 특징으로 하는 무전해질막 미생물 연료전지 스택의 병렬 연결체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101830317B1 (ko) * 2016-03-11 2018-03-29 광주과학기술원 직렬 연결된 미생물 연료전지 및 이의 운전방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10340545B2 (en) 2015-11-11 2019-07-02 Bioenergysp, Inc. Method and apparatus for converting chemical energy stored in wastewater into electrical energy
US10347932B2 (en) 2015-11-11 2019-07-09 Bioenergysp, Inc. Method and apparatus for converting chemical energy stored in wastewater
WO2018058505A1 (en) 2016-09-30 2018-04-05 Allnex Belgium S.A. Radiation curable compositions with anti-stain properties
CN113471501B (zh) * 2021-06-28 2022-07-08 太原理工大学 一种串联连续流微生物燃料电池系统及其制备方法和在降解硝基苯废水中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030088263A (ko) * 2002-05-14 2003-11-19 한국과학기술연구원 양이온 교환막이 없는 무매개체 미생물 연료전지
US20090305084A1 (en) 2008-06-04 2009-12-10 Crookes Donald W Microbial Fuel Cell and Method of Use
US20100003543A1 (en) 2008-07-04 2010-01-07 Zhou Shungui Microbial fuel cell stack
JP2010033824A (ja) 2008-07-28 2010-02-12 Kurita Water Ind Ltd 微生物発電装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8663852B2 (en) * 2010-12-22 2014-03-04 University Of Massachusetts Aerobic microbial fuel cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030088263A (ko) * 2002-05-14 2003-11-19 한국과학기술연구원 양이온 교환막이 없는 무매개체 미생물 연료전지
US20090305084A1 (en) 2008-06-04 2009-12-10 Crookes Donald W Microbial Fuel Cell and Method of Use
US20100003543A1 (en) 2008-07-04 2010-01-07 Zhou Shungui Microbial fuel cell stack
JP2010033824A (ja) 2008-07-28 2010-02-12 Kurita Water Ind Ltd 微生物発電装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101830317B1 (ko) * 2016-03-11 2018-03-29 광주과학기술원 직렬 연결된 미생물 연료전지 및 이의 운전방법

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