TWI450440B - Microbial power generation method and microbial power generation device - Google Patents

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TWI450440B
TWI450440B TW098135785A TW98135785A TWI450440B TW I450440 B TWI450440 B TW I450440B TW 098135785 A TW098135785 A TW 098135785A TW 98135785 A TW98135785 A TW 98135785A TW I450440 B TWI450440 B TW I450440B
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Tetsuro Fukase
Nobuhiro Orita
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Kurita Water Ind Ltd
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Description

微生物發電方法及微生物發電裝置
本發明係有關於,利用微生物的代謝反應的發電方法及裝置。本發明係尤其有關於,將有機物被微生物氧化分解之際所獲得之還原力取出成為電能的微生物發電方法及其裝置。
近年來,對於顧及地球環境之發電方法的需求日益提高,微生物發電的技術開發也正在進行。微生物發電,係將微生物將有機物予以同化之際所得之電能加以取出,以進行發電的方法。
一般而言,在微生物發電時,負極所被配置的負極室內,是讓微生物、要被微生物同化之有機物、及電子傳導媒體(電子媒介物)共存。電子媒介物係進入微生物體內,將微生物把有機物氧化所產生的電子,加以收取而交給負極。負極係透過外部電阻(負載)而與正極作電氣性導通,被交給負極的電子係透過外部電阻(負載)而往正極移動,交付給與正極連接的電子受容體。此種電子的流動,造成了正極與負極之間有電流流通。
在微生物發電時,由於電子媒介物是直接從微生物體取出電子,因此理論上能量轉換效率很高。可是,實際的能量轉換效率卻很低,發電效率的提升是人們所需求。於是,為了提高發電效率,針對電極的材料或構造、電子媒介物的種類、及微生物種之選擇等,作了各式各樣的探討及開發(例如專利文獻1、專利文獻2)。
專利文獻1中係記載著,將正極室與負極室以固體電解質所成的鹼離子導電體加以隔開,將正極室內及負極室內以磷酸緩衝液(緩衝液)設成pH7,對正極室內的磷酸緩衝液(陰極液)吹入空氣以進行發電。
專利文獻2中係記載著,以連接著正極室與負極室加以區隔的電解質膜的方式,設置多孔質體來當作正極板,使空氣在正極室中流通,在多孔質體的空隙中讓空氣與液體接觸。(以下,將此種使空氣在正極室內流通,將空氣中的氧氣當作電子受容體而利用的正極,稱作「空氣陰極」)。
若是使用空氣陰極的微生物發電裝置,則不需要陰極液,又,只需單純讓空氣在正極室中流通即可,具有不需要對陰極液中進行曝氣的優點。
先前,為了提升使用空氣陰極之微生物發電裝置的發電效率之目的,有以下數點係被探討。
1)負極的媒介物(例如專利文獻3)
2)負極室的pH調整
3)正極觸媒的種類或觸媒活性成分的擔持方法
4)正極的形狀
[專利文獻1]日本特開2000-133326號公報
[專利文獻2]日本特開2004-342412號公報
[專利文獻3]日本特開2006-331706號公報
在先前的微生物發電裝置中,發電效率是小到負極的每1m3 為50~150W/m3 ,期望能更加提升發電效率。
本發明的目的在於提供一種,以簡易且廉價的手段就可提升微生物發電裝置之發電效率的微生物發電方法及微生物發電裝置。
第1樣態的微生物發電方法,係屬於具備:負極室,係具有負極,將含有微生物及電子贈與體之液體加以保持;和正極室,係對該負極室夾著離子透通性非導電性膜而被隔開,具有連接於該離子透通性非導電性膜的正極的微生物發電裝置,對該正極室供給含氧氣體以進行發電的微生物發電方法,其特徵為,在供給至該正極室的含氧氣體中,導入酸性氣體。
第2樣態的微生物發電方法,係於第1樣態中,其特徵為,該酸性氣體是碳酸氣體。
第3樣態的微生物發電方法,係於第1或2樣態中,其特徵為,前記離子透通性非導電性膜是陽離子透通膜。
第4樣態的微生物發電方法,係於第2或3樣態中,其特徵為,前記含氧氣體係為空氣,對於空氣,將碳酸氣體以空氣:碳酸氣體=100:0.1~100之流量比來進行導入。
第5樣態的微生物發電方法,係於第2或3樣態中,其特徵為,前記含氧氣體係為純氧,對於純氧,將碳酸氣體以純氧:碳酸氣體=100:0.1~400之流量比來進行導入。
第6樣態的微生物發電裝置,係屬於具備:負極室,係具有負極,將含有微生物及電子贈與體之液體加以保持;和正極室,係對該負極室夾著離子透通性非導電性膜而被隔開,具有連接於該離子透通性非導電性膜的正極;和對該正極室供給含氧氣體之手段的微生物發電裝置,其特徵為,設置用以在供給至該正極室的含氧氣體中導入酸性氣體的手段。
第7樣態的微生物發電裝置,係於第6樣態中,其特徵為,該離子透通性非導電性膜是碳酸氣體。
第8樣態的微生物發電裝置,係於第6或7樣態中,其特徵為,前記離子透通性非導電性膜是陽離子透通膜。
第9樣態的微生物發電裝置,係於第7或8樣態中,其特徵為,前記含氧氣體係為空氣,對於空氣,將碳酸氣體以空氣:碳酸氣體=100:0.1~100之流量比來進行導入。
第10樣態的微生物發電裝置,係於第7或8樣態中,其特徵為,前記含氧氣體係為純氧,對於純氧,將碳酸氣體以純氧:碳酸氣體=100:0.1~400之流量比來進行導入。
於本發明中,是藉由在供給至正極室的含氧氣體中導入酸性氣體之如此簡易且廉價的手段,來促進該酸性氣體所致之離子透通性非導電性膜的pH中和作用以促進Na+ ,K+ 離子的移動,藉此可提升發電效率。
於本發明中,使用碳酸氣體來作為酸性氣體是很廉價且安全性高,也沒有腐蝕等問題,因此較為理想。
又,作為離子透通性非導電性膜係沒有特別限制,對於任何離子透通性非導電性膜都可獲得在含氧氣體中導入酸性氣體所帶來的效果,但尤其是在陽離子透通膜的情況下特別有效。
酸性氣體對含氧氣體的導入量,係隨著含氧氣體及酸性氣體的種類而適宜決定,但當使用空氣來作為含氧氣體、使用碳酸氣體來作為酸性氣體的情況下,設為空氣:碳酸氣體=100:0.1~100之流量是較為理想(請求項4,9);當使用純氧來作為含氧氣體、使用碳酸氣體來作為酸性氣體的情況下,設為純氧:碳酸氣體=100:0.1~400之流量是較為理想。
以下,參照圖面來說明本發明的微生物發電方法及微生物發電裝置的實施形態。
第2圖係本發明的微生物發電方法及裝置的概略構成的模式剖面圖。
槽體1內係藉由離子透通性非導電性膜2而被區隔成正極室3與負極室4。在正極室3內,是以連接於離子透通性非導電性膜2的方式,配置正極5。
在負極室4內,係配置有由導電性多孔質材料所成的負極6。該負極6,係直接連接於離子透通性非導電性膜2,或是隔著1~2層左右的微生物的膜而連接,若離子透通性非導電性膜2是陽離子透通膜,則可從負極6往離子透通性非導電性膜2交遞質子(H+ )。
正極室3內係為空室,從氣體流入口7會有空氣等之含氧氣體被導入,廢氣是從氣體流出口8經由排出配管25而流出。對該正極室3供給含氧氣體之配管23,係連接著酸性氣體的導入配管24,對正極室3係供給著含酸性氣體的含氧氣體。
作為將正極室3與負極室4加以區隔的離子透通性非導電性膜2,係如後述,是以陽離子透通膜較為理想,但亦可為其他物質。
在由多孔質材料所成之負極6上,係擔持有微生物。對負極室4係從流入口4a導入負極溶液L,從流出口4b排出廢液。此外,負極室4內係設成厭氣性。
負極室4內的負極溶液L係透過循環往口9、循環配管10、循環用泵浦11及循環返口12而循環。該循環配管10中,係設有用來測定從負極室4所流出之液體的pH的pH計14,並且連接有氫氧化鈉水溶液等之鹼液添加用配管13,以使得負極溶液L的pH成為7~9的方式,因應需要而添加鹼。
在正極室3內所產生的凝結水,係由未圖示的凝結水流出口而排出。
藉由正極5與負極6之間所產生的起電力,電流會透過端子20,22而往外部電阻21流通。
除了對正極室3通入含酸性氣體的含氧氣體以外,還可因應需要,令泵浦11作動而促使負極溶液L循環,使得在負極室4內,進行
(有機物)+H2 O→CO2 +H+ +e-
之反應。該電子e- 係經由負極6、端子22、外部電阻21、端子20而流向正極5。
上記反應所產生的質子H+ ,係通過離子透通性非導電性膜5A的陽離子透通膜而往正極5移動。在正極5上係進行
O2 +4H+ +4e- →2H2 O
之反應。該正極反應中所生成的H2 O係凝結而產生凝結水。該凝結水中,係溶入有透過離子透通性非導電性膜2的陽離子透通膜而跑來的K+ ,Na+ 等,因此,在僅通入含氧氣體的先前之微生物發電裝置中,凝結水是呈pH9.5~12.5左右的高鹼性,但在本發明中則是由於通入了添加有酸性氣體的含氧氣體,因此藉由酸性氣體所致之中和作用,該凝結水的pH係為7.5~9左右。
亦即,當例如使用陽離子透通膜來作為離子透通性非導電性膜2時,在負極6所生成之電子係經過端子22、外部電阻21、端子20而往正極5流動,另一方面,連同質子而一起被導入至負極6的負極溶液L中的Na+ ,K+ 是會穿透離子透通性非導電性膜2的陽離子透通膜而移動至正極室3。此時,推測因為對正極室3通氣之含氧氣體是含有酸性氣體而導致pH中和作用,藉此而促進了Na+ ,K+ 之移動,因此可謀求發電效率之提升。
在負極室4中,藉由微生物所致的水的分解反應而生成CO2 ,因此pH會降低。於是,在負極溶液L中添加鹼,以使得pH計14的測出pH值理想是成為7~9。該鹼液係可直接添加至負極室6,但亦可藉由添加至循環水裡,可使負極室6內全域不會有部分偏跛地保持在pH7~9。
第1圖係本發明之特別理想之形態的微生物發電裝置的概略剖面圖。
在略直方體形狀的槽體30內有2片板狀的離子透通性非導電性膜31,31被彼此平行配置,藉此而在該離子透通性非導電性膜31,31彼此之間形成了負極室32,該負極室32分別隔著該離子透通性非導電性膜31而形成了2個正極室33,33。
在負極室32內,係與各離子透通性非導電性膜31直接、或隔著1層~2層左右的生物膜而連接的方式,配置有由多孔質材料所成之負極34。負極34,係對離子透通性非導電性膜31,31有輕微壓力(例如0.1kg/cm2 以下之壓力)而壓貼,較為理想。
在正極室33內,是以與離子透通性非導電性膜31相接的方式,配置正極35。該正極35,係被填材36所頂壓而被壓貼於離子透通性非導電性膜31。為了提高正極35與離子透通性非導電性膜31的密著性,亦可將兩種熔接,或是以接著劑來接著。
在正極35與槽體30之側壁之間,形成了添加有酸性氣體之含氧氣體的流通空間。
該正極35及負極34,係透過端子37,39而連接至外部電阻38。
對負極室32,係從流入口32a導入負極溶液L,從流出口32b排出廢液。負極室32內係設成厭氣性。
負極室32內的負極溶液係透過循環往口41、循環配管42、循環泵浦43及循環返口44而循環。在各正極室33中,係來自配管61的含氧氣體是與來自配管62的酸性氣體一起從氣體流入口51流入,廢氣是從氣體流出口52經由配管63而流出。
在負極溶液的循環配管42中,設有pH計47,並且連接有鹼液添加用配管45。從負極室32所流出的負極溶液的pH係由pH計加以測出,添加氫氧化鈉水溶液等之鹼以使得該pH值理想係成為7~9。
於該第1圖的微生物發電裝置中也是,使添加有酸性氣體的含氧氣體在正極室33中流通,使負極溶液在負極室32中流通,理想係使負極溶液循環,藉此,在正極35與負極34之間會產生電位差,電流就會往外部電阻38流動。
接著,針對此微生物發電裝置的微生物、負極溶液等其他含氧氣體或酸性氣體、離子透通性非導電性膜、負極及正極的理想材料等,加以說明。
被含有在負極溶液L中以產生電能的微生物,係只要是具有作為電子贈與體之功能者,則無特別限制。可舉例如,Saccharomyces、Hansenula、Candida、Micrococcus、Staphylococcus、Streptococcus、Leuconostoa、Lactobacillus、Corynebacterium、Arthrobacter、Bacillus、Clostridium、Neisseria、Escherichia、Enterobacter、Serratia、Achromobacter、Alcaligenes、Flavobacterium、Acetobacter、Moraxella、Nitrosomonas、Nitorobacter、Thiobacillus、Gluconobacter、Pseudomonas、Xanthomonas、Vibrio、Comamonas及Proteus(Proteus vulgaris)之各屬中所屬的細菌、絲狀菌、酵母菌等。將作為含有此種微生物的淤泥而從處理污水等之有機物含有水的生物處理槽中所獲得的活性淤泥,來自污水最初沈澱池的流出水中所含之微生物、厭氣性消化淤泥等,當作植株而供給至負極室,就可使微生物被保持在負極。為了提高發電效率,負極室內所被保持的微生物量係為高濃度而為理想,例如微生物濃度係為1~50g/L,較為理想。
作為負極溶液L,係使用能保持微生物或細胞,且具有發電所需要之組成的溶液。例如,當進行呼吸系之發電時,作為負極側的溶液係可利用肉湯培養基、M9培養基、L培養基、麥類萃取物、MY培養基、硝化菌選擇培養基等具有進行呼吸系代謝所必須之能量來源的營養素等之組成的培養基。又,可使用污水、有機性工業廢水、廚餘等之有機性廢棄物。
在負極溶液L中,為了容易從微生物或細胞抽出電子,亦可在其中含有電子媒介物。作為該電子媒介物,係可舉例如:硫堇、二甲基二磺酸硫堇、新亞甲基藍、甲苯胺藍-O等具有硫堇骨架的化合物、2-羥基-1,4-萘醌等具有2-羥基-1,4-萘醌骨架的化合物、亮甲酚藍(Brilliant cresyl blue)、倍花青(Gallocyanine)、試鹵靈(Resorufin)、茜素亮藍(Alizarin brilliant blue)、Phenothiazinone、Phenazine ethosulfate、番紅花紅-O、二氯酚靛酚(dichlorophenol-indophenol)、二茂鐵(Ferrocene)、苯醌、酞菁、或芐基紫精(benzyl viologen)及這些的衍生物等。
甚至,若溶解了可使微生物發電機能增大的材料,例如維他命C這類抗氧化劑、僅對微生物中的特定電子傳遞鏈或物質傳遞鏈有作用的機能增大材料,則可效率更好地獲得電力,較為理想。
負極溶液L,係亦可因應需要,而含有磷酸緩衝液。
負極溶液L係含有有機物。作為該有機物,只要是微生物能分解者均可而無特別限制,例如可使用水溶性的有機物、分散在水中的有機物微粒子等。負極溶液,係亦可為污水、食品工廠排水等之有機性廢水。負極溶液L的有機物濃度,係為了提高發電效率,而是100~10000mg/L左右的高濃度,較為理想。
作為在正極室中流通的含氧氣體,空氣是很理想,但亦可使用純氧,或是提高了含氧量的空氣。
來自該正極室的廢氣,係亦可因應需要而進行脫氧處理後,通氣至負極室,使用於來自負極溶液L的溶氧清除。
作為添加至含氧氣體中的酸性氣體,係亞硫酸氣體、氯化氫氣體、硫化氫氣體等,若為水溶液時,則只要能呈現酸性的氣體均可,並無特別限制,但尤其是碳酸氣體,係價廉且安全,也沒有腐蝕的問題,而且又對防止地球暖化有所幫助,因此較為理想。酸性氣體係可單獨使用1種,也可混合2種以上來使用。
酸性氣體對含氧氣體的導入量,係依存於含氧氣體及酸性氣體的種類及含氧氣體的通氣量,但當作為含氧氣體的空氣中導入碳酸氣體來作為酸性氣體的的情況下,流量比大約是通氣氣體量的0.1~100%,理想為0.1%~20%,亦即空氣:碳酸氣體=100:0.1~20,較為理想。若碳酸氣體超過該範圍則沒有更加提升發電活性之效果,而不經濟;又,若碳酸氣體少於該範圍,則碳酸氣體導入所致之發電效率的提升效果係很小。此外,在該範圍內,發電效率係會正比於碳酸氣體的導入量而提升,但若更加增加,則反而會降低發電效率。
又,當使用純氧來作為含氧氣體、導入碳酸氣體來作為酸性氣體的情況下,可導入氧氣的400%左右的碳酸氣體,例如設為純氧:碳酸氣體=100:0.1~400之流量是較為理想。若碳酸氣體超過該範圍則沒有更加提升發電活性之效果,而不經濟;又,若碳酸氣體少於該範圍,則碳酸氣體導入所致之發電效率的提升效果係很小。此外,在該範圍內,發電效率係會正比於碳酸氣體的導入量而提升,但若更加增加,則反而會降低發電效率。
作為含氧氣體對酸性氣體的導入方法,係可將事先混合含氧氣體與酸性氣體而成的混合氣體供給至正極室,又亦可對正極室的氣體流入口同時流入含氧氣體與酸性氣體,亦可如第1圖、第2圖所示,對含氧氣體的供給配管,連接酸性氣體的導入配管之方式而為之。
作為離子透通性非導電性膜,係只要是非導電性且有離子透通性的陽離子透通膜或陰離子透通膜等的離子透通膜即可,可使用各種離子交換膜或逆浸透膜等。作為離子交換膜,係可理想使用質子選擇性高的陽離子交換膜、或陰離子交換膜,例如作為陽離子交換膜係可使用杜邦公司製Nafion(註冊商標)、ASTOM製的陽離子交換膜-CMB膜等。又,作為陰離子交換膜,係可使用ASTOM製陰離子交換膜或TOKUYAMA製陰離子型電解質膜等。離子透通性非導電性膜,係以薄且堅固者為理想,通常其膜厚係為30~300μm、尤其是30~200μm左右,較為理想。
尤其是使用陽離子交換膜來作為離子透通性非導電性膜,可使本發明所述的酸性氣體之導入效果能夠有效發揮,較為理想。
負極係為了能夠保持較多的微生物,而是表面積大且被形成許多空隙的具有通水性的多孔體,較為理想。具體而言,至少可舉例如,表面粗糙的導電性物質的薄片,或將導電性物質作成毛氈狀的其他多孔性薄片的多孔性導電體(例如石墨氈、發泡鈦、發泡不銹鋼等)。
此種多孔值的負極,直接或隔著微生物層而抵接於離子透通性非導電性膜的情況下,可不使用電子媒介物而微生物反應所產生的電子就能交遞給負極,因此可不需要電子媒介物。
亦可將複數薄片狀導電體加以層積而當作負極。此情況下,可將同種的導電體薄片加以層積,亦可將不同種類的導電體薄片(例如石墨氈與具有粗面的石墨薄片)彼此加以層積。
負極係全體的厚度為3mm以上40mm以下,尤其是5~20mm左右,較為理想。當是由層積薄片來構成負極的情況下,以使得液體是沿著薄片彼此的疊合面(層積面)而流動的方式,將層積面配向於液體的流入口與流出口所連結成的方向上,較為理想。
在本發明中,亦可將負極室分割成複數個分室,將各分室串聯而抑制各分室的pH降低,然後調整負極室內的液體的pH。若將負極室分割,則各分室中有機物分解量便小的結果,碳酸氣體的生成量也會變小,因此各分室中的pH降低會較少。
正極係具有,導電性基材、被該導電性基材所擔持的氧還原觸媒,較為理想。
作為導電性基材,係只要是導電性高、耐蝕性高、厚度薄且具充分導電性與耐蝕性、甚至具有可作為導電性基材之機械強度者即可,並無特別限制,但可使用石墨紙、石墨氈、石墨布、不銹鋼網、鈦網等,其中又特別以耐久性和加工容易等觀點,石墨紙、石墨氈、石墨布等石墨系基材較為理想,尤其是以石墨紙為理想。此外,這些石墨系基材系亦可以聚四氟乙烯(PTFE)等氟樹脂而進行疏水化。
正極的導電性基材的厚度,係若過厚則氧的透通會變差,若過薄則基材所必須之強度等要求特性就無法滿足,因此20~3000μm左右較為理想。
作為氧還原觸媒,係除了鉑等貴金屬以外,廉價且觸媒活性良好的二氧化錳等金屬氧化物也很合適,其擔持量係為0.01~2.0mg/cm2 左右,較為理想。
[實施例]
以下舉出實施例及比較例,更具體說明本發明。
[比較例1]
在7cm×25cm×2cm(厚度)的負極室中,重疊2片厚度1cm的石墨氈而充填之,形成負極。對於該負極,隔著作為離子透通性非導電性膜的陽離子交換膜(杜邦公司製 商品名(註冊商標)「Nafion 115」而形成了正極室。正極室係為7cm×25cm×0.5cm(厚度),將田中貴金屬公司製Pt觸媒(Pt擔持碳黑,Pt含有量50重量%),分散於5重量%的Nafion(註冊商標)溶液(杜邦公司製)而成的液體,在以PTFE進行斥水處理過的厚度160μm的碳紙(東洋Carbon公司製)上,塗佈成Pt附著量0.4mg/cm2 ,以50℃乾燥而得到的東西當作正極,令其與上記陽離子交換膜密著。
在負極的石墨氈與正極的碳紙,係將不鏽鋼線以導電糊加以接著而當作電氣引出線,以2Ω的電阻而連接。
在負極室中係將pH維持在7.5,通入醋酸1000mg/L與含有磷酸及氨的負極溶液。該負極溶液係預先在別的水槽加溫成35℃,將該水槽加溫過的液體,對負極室以10mL/min進行流通,將負極室的溫度加溫成35℃。此外,亦可早於負極溶液的通入之前,將其他微生物發電裝置的流出液當作植菌種而通入之。
對正極室係將常溫的空氣,以1.0L/min之流量而通入。
其結果為,從負極溶液的通入開始3日後,發電量係大致一定,負極每1m3 的發電量係為140W(發電效率140W/m3 )。
[實施例1]
於比較例1中,除了對供給至正極室的空氣中,由碳酸氣瓶導入碳酸氣體1mL/min(對空氣為0.1%)以外,其餘均同樣地進行發電,發現碳酸氣體剛導入後,發電效率就開始上升,5分鐘後,發電效率達到180W/m3
[實施例2~7]
於實施例1中,除了將碳酸氣體的流量,改變成如表1所示以外,其餘均同樣地進行發電,調查此時的發電效率,將結果與比較例1及實施例1的結果一起表示於表1。
[比較例2、實施例8~11]
取代空氣改用純氧作為含氧氣體,對正極室的通氣量設成50mL/min,對該純氧將碳酸氣體以表2所示的流量進行導入,除此以外和實施例1同樣地進行發電(只不過,比較例2中不導入碳酸氣體僅導入純氧),調查此時的發電效率,結果如表2所示。
[實施例12~15]
取代碳酸氣體改用亞硫酸氣體(SO2)作為酸性氣體,對純氧將亞硫酸氣體以表3所示的流量進行導入,除此以外均和實施例2同樣地進行發電,調查此時的發電效率,將結果與比較例2之結果一起示於表3。
由以上的結果可知,藉由在供給至正極室的含氧氣體中導入酸性氣體,就可提升發電效率。
雖然使用特定的樣態來詳細說明本發明,但在不脫離本發明之意圖的範圍內,當業者當然可以做出各種變更。
此外,本案係根據2008年10月30日所申請的日本專利申請案(特願2008-280104),其全體係因引用而被沿用。
1...槽體
2...離子透通性非導電性膜
3...正極室
4...負極室
4a...流入口
4b...流出口
5...正極
6...負極
7...氣體流入口
8...氣體流出口
9...循環往口
10...循環配管
11...循環用泵浦
12...循環返口
13...鹼液添加用配管
14...pH計
20,22...端子
21...外部電阻
23...配管
24...導入配管
25...排出配管
30...槽體
31...離子透通性非導電性膜
32...負極室
32a...流入口
32b...流出口
33...正極室
34...負極
35...正極
36...填材
37,39...端子
38...外部電阻
41...循環往口
42...循環配管
43...循環泵浦
44...循環返口
45...鹼液添加用配管
47...pH計
51...氣體流入口
52...氣體流出口
61...配管
62...配管
63...配管
L...負極溶液
[圖1]本發明之一實施形態所述之微生物發電裝置的剖面模式圖。
[圖2]本發明之一實施形態所述之微生物發電裝置的剖面模式圖。
30...槽體
31...離子透通性非導電性膜
32...負極室
32a...流入口
32b...流出口
33...正極室
34...負極
35...正極
36...填材
37,39...端子
38...外部電阻
41...循環往口
42...循環配管
43...循環泵浦
44...循環返口
45...鹼液添加用配管
47...pH計
51...氣體流入口
52...氣體流出口
61...配管
62...配管
63...配管
L...負極溶液

Claims (13)

  1. 一種微生物發電方法,係屬於對微生物發電裝置的正極室供給含氧氣體以進行發電的微生物發電方法,其特徵為,該微生物發電裝置係具備:負極室,係具有負極,將含有微生物及電子贈與體之液體加以保持;和正極室,係對該負極室夾著離子透通性非導電性膜而被隔開,具有連接於該離子透通性非導電性膜的正極;和對該正極室供給含氧氣體之手段;在供給至該正極室的含氧氣體中,導入酸性氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之微生物發電方法,其中,該酸性氣體係為碳酸氣體。
  3. 如申請專利範圍第1項載第2項所記載之微生物發電方法,其中,前記離子透通性非導電性膜係為陽離子透通膜。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所記載之微生物發電方法,其中,前記含氧氣體係為空氣,對於空氣,將碳酸氣體以空氣:碳酸氣體=100:0.1~100之流量比來進行導入。
  5. 如申請專利範圍第2項或第3項所記載之微生物發電方法,其中,前記含氧氣體係為純氧,對於純氧,將碳酸氣體以純氧:碳酸氣體=100:0.1~400之流量比來進行導入。
  6. 一種微生物發電裝置,其特徵為,微生物發電裝置係具備:負極室,係具有負極,將含有微生物及電子贈與體之液體加以保持;和正極室,係對該負極室夾著離子透通性非導電性膜而被隔開,具有連接於該離子透通性非導電性膜的正極;和對該正極室供給含氧氣體之手段;其中,設置有導入手段,係用以在供給至該正極室的含氧氣體中,導入酸性氣體。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之微生物發電裝置,其中,該酸性氣體係為碳酸氣體。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所記載之微生物發電裝置,其中,前記離子透通性非導電性膜係為陽離子透通膜。
  9. 如申請專利範圍第7項或第8項所記載之微生物發電裝置,其中,前記含氧氣體係為空氣;前記導入手段,係對於空氣,將碳酸氣體以空氣:碳酸氣體=100:0.1~100之流量比來進行導入。
  10. 如申請專利範圍第7項或第8項所記載之微生物發電裝置,其中,前記含氧氣體係為純氧;前記導入手段,係對於純氧,將碳酸氣體以純氧:碳酸氣體=100:0.1~400之流量比來進行導入。
  11. 如申請專利範圍第6項至第10項之任1項所記載之微生物發電裝置,其中,在前記負極室的兩側分別配置有正極室。
  12. 如申請專利範圍第6項至第11項之任1項所記載之微生物發電裝置,其中,前記負極係為多孔性導電體。
  13. 如申請專利範圍第12項所記載之微生物發電裝置,其中,多孔性導電體係為石墨氈。
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