WO2010050354A1 - 微生物発電方法及び微生物発電装置 - Google Patents

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negative electrode
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electrode chamber
positive electrode
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深瀬哲朗
織田信博
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栗田工業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a power generation method and apparatus utilizing a metabolic reaction of microorganisms.
  • the present invention relates to a microbial power generation method and apparatus for taking out reducing power obtained when an organic substance is oxidatively decomposed into microorganisms as electric energy.
  • Microbial power generation is a method of generating electricity by taking out electrical energy obtained when microorganisms assimilate organic matter.
  • microorganisms, organic matter assimilated by microorganisms, and an electron transfer medium are allowed to coexist in a negative electrode chamber in which a negative electrode is disposed.
  • the electron mediator enters the microorganism, receives the electrons generated by the microorganisms oxidizing the organic matter, and passes them to the negative electrode.
  • the negative electrode is electrically connected to the positive electrode via an external resistance (load), and the electrons transferred to the negative electrode move to the positive electrode via the external resistance (load) and are transferred to the electron acceptor in contact with the positive electrode.
  • a current flows between the positive electrode and the negative electrode due to such movement of electrons.
  • the positive electrode chamber and the negative electrode chamber are separated by an alkali ion conductor made of a solid electrolyte, the positive electrode chamber and the negative electrode chamber are set to pH 7 with a phosphate buffer (buffer), and the phosphate buffer (cathode) in the positive electrode chamber is set. It is described that power is generated by blowing air into the liquid.
  • a porous body is installed as a positive electrode plate so as to be in contact with an electrolyte membrane that partitions a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, air is circulated through the positive electrode chamber, and air and liquid are admitted in the voids of the porous body. It is described to make contact with.
  • the positive electrode that circulates air in the positive electrode chamber and uses oxygen in the air as an electron acceptor may be referred to as an “air cathode”.
  • a microbial power generation apparatus using an air cathode has the advantage that no catholyte is required and that air only needs to be circulated through the positive electrode chamber, and that aeration into the catholyte is not necessary.
  • the power generation efficiency is as small as 50 to 150 W / m 3 per 1 m 3 of the negative electrode, and further improvement of the power generation efficiency is desired.
  • An object of the present invention is to provide a microbial power generation method and a microbial power generation apparatus capable of improving the power generation efficiency of a microbial power generation apparatus with simple and inexpensive means.
  • the microorganism power generation method includes a negative electrode chamber that has a negative electrode and holds a liquid containing a microorganism and an electron donor, and is separated from the negative electrode chamber via an ion-permeable non-conductive film,
  • a microbial power generation method for generating power by supplying an oxygen-containing gas to a positive electrode chamber of a microbial power generation device including a positive electrode chamber having a positive electrode in contact with an ion-permeable non-conductive membrane the oxygen-containing method supplied to the positive electrode chamber An acidic gas is introduced into the gas.
  • the microbial power generation method according to the second aspect is characterized in that, in the first aspect, the acidic gas is carbon dioxide gas.
  • the microbial power generation method of the third aspect is characterized in that, in the first or second aspect, the ion permeable non-conductive membrane is a cation permeable membrane.
  • the oxygen-containing gas is air
  • the microorganism power generation device of the sixth aspect has a negative electrode, and is separated from a negative electrode chamber holding a liquid containing microorganisms and an electron donor, and the negative electrode chamber via an ion-permeable non-conductive film,
  • a microbial power generation apparatus including a positive electrode chamber having a positive electrode in contact with an ion-permeable non-conductive membrane and means for supplying an oxygen-containing gas to the positive electrode chamber, an acidic gas is supplied to the oxygen-containing gas supplied to the positive electrode chamber.
  • a means for introducing is provided.
  • the microorganism power generation apparatus is characterized in that, in the sixth aspect, the ion-permeable non-conductive film is carbon dioxide gas.
  • the microorganism power generation device is characterized in that, in the sixth or seventh aspect, the ion-permeable non-conductive membrane is a cation-permeable membrane.
  • the oxygen-containing gas is air
  • Na + , K + ions are obtained by the pH neutralization action of the ion-permeable non-conductive membrane by the acidic gas by simple and inexpensive means of introducing the acidic gas into the oxygen-containing gas supplied to the positive electrode chamber.
  • the power generation efficiency can be improved.
  • carbon dioxide as the acid gas because it is inexpensive, has high safety, and has no problem of corrosion.
  • the ion-permeable non-conductive membrane is not particularly limited, and any ion-permeable non-conductive membrane can be obtained by introducing an acidic gas into the oxygen-containing gas. It is effective when it is a permeable membrane.
  • the amount of the acid gas introduced into the oxygen-containing gas is appropriately determined depending on the types of the oxygen-containing gas and the acid gas.
  • air: carbon dioxide gas
  • the flow rate is 100: 0.1 to 100 (claims 4 and 9).
  • pure oxygen is used as the oxygen-containing gas and carbon dioxide is used as the acidic gas
  • pure oxygen: carbon dioxide 100: 0
  • a flow rate of 1 to 400 is preferable.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of the microbial power generation method and apparatus of the present invention.
  • the inside of the tank body 1 is partitioned into a positive electrode chamber 3 and a negative electrode chamber 4 by an ion permeable non-conductive film 2.
  • the positive electrode 5 is disposed so as to be in contact with the ion permeable nonconductive film 2.
  • a negative electrode 6 made of a conductive porous material is disposed in the negative electrode chamber 4.
  • the negative electrode 6 is in contact with the ion permeable non-conductive membrane 2 directly or through a microbial membrane of about 1 to 2 layers. If the ion permeable non-conductive membrane 2 is a cation permeable membrane, Proton (H + ) can be transferred from the negative electrode 6 to the ion-permeable non-conductive membrane 2.
  • the inside of the positive electrode chamber 3 is an empty chamber, and an oxygen-containing gas such as air is introduced from the gas inlet 7, and the exhaust gas flows out from the gas outlet 8 through the discharge pipe 25.
  • An acid gas introduction pipe 24 is connected to the pipe 23 for supplying the oxygen-containing gas to the positive electrode chamber 3, and the oxygen-containing gas containing the acid gas is supplied to the positive electrode chamber 3.
  • a cation permeable membrane is suitable as described later, but other materials may be used.
  • Microorganisms are supported on the negative electrode 6 made of a porous material.
  • the negative electrode solution 4 is introduced into the negative electrode chamber 4 from the inlet 4a, and the waste liquid is discharged from the outlet 4b.
  • the inside of the negative electrode chamber 4 is anaerobic.
  • the negative electrode solution L in the negative electrode chamber 4 is circulated through the circulation outlet 9, the circulation pipe 10, the circulation pump 11, and the circulation return port 12.
  • the circulation pipe 10 is provided with a pH meter 14 for measuring the pH of the liquid flowing out from the negative electrode chamber 4, and connected with an alkali addition pipe 13 such as an aqueous sodium hydroxide solution, so that the pH of the negative electrode solution L is 7 An alkali is added as necessary so that it becomes ⁇ 9.
  • the condensed water generated in the positive electrode chamber 3 is drained from a condensed water outlet (not shown).
  • the oxygen-containing gas containing an acidic gas is vented to the positive electrode chamber 3 and the negative electrode solution L is circulated by operating the pump 11 as necessary.
  • the reaction proceeds.
  • This electron e ⁇ flows to the positive electrode 5 through the negative electrode 6, the terminal 22, the external resistor 21, and the terminal 20.
  • Proton H + generated by the above reaction moves to the positive electrode 5 through the cation permeable membrane of the ion permeable nonconductive membrane 5A.
  • O 2 + 4H + + 4e ⁇ ⁇ 2H 2 O The reaction proceeds.
  • H 2 O produced by this positive electrode reaction is condensed to produce condensed water.
  • alkali is added to the negative electrode solution L so that the pH detected by the pH meter 14 is preferably 7-9.
  • This alkali may be added directly to the negative electrode chamber 6, but by adding it to the circulating water, the entire area in the negative electrode chamber 6 can be maintained at a pH of 7 to 9 without partial bias.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a microbial power generation apparatus according to a particularly preferred embodiment of the present invention.
  • Two plate-like ion-permeable non-conductive films 31, 31 are arranged in parallel with each other in a substantially rectangular parallelepiped tank 30, so that the ion-permeable non-conductive films 31, 31 are disposed between each other.
  • a negative electrode chamber 32 is formed, and two positive electrode chambers 33, 33 are formed with the negative electrode chamber 32 and the ion permeable non-conductive film 31 separated from each other.
  • a negative electrode 34 made of a porous material is disposed in the negative electrode chamber 32 so as to be in contact with each ion-permeable non-conductive film 31 directly or through a biofilm of about one to two layers.
  • the negative electrode 34 is preferably pressed lightly (for example, at a pressure of 0.1 kg / cm 2 or less) against the ion-permeable non-conductive films 31 and 31.
  • a positive electrode 35 is disposed in contact with the ion permeable non-conductive film 31.
  • the positive electrode 35 is pressed against the ion permeable non-conductive film 31 by being pressed by the packing 36.
  • both may be welded or bonded with an adhesive.
  • the positive electrode 35 and the negative electrode 34 are connected to an external resistor 38 via terminals 37 and 39.
  • the negative electrode solution L is introduced into the negative electrode chamber 32 from the inlet 32a, and the waste liquid flows out from the outlet 32b.
  • the inside of the negative electrode chamber 32 is anaerobic.
  • the negative electrode solution in the negative electrode chamber 32 is circulated through the circulation outlet 41, the circulation pipe 42, the circulation pump 43 and the circulation return port 44.
  • the oxygen-containing gas from the pipe 61 flows from the gas inlet 51 together with the acidic gas from the pipe 62, and the exhaust gas flows out from the gas outlet 52 through the pipe 63.
  • a negative electrode solution circulation pipe 42 is provided with a pH meter 47 and an alkali addition pipe 45 is connected thereto.
  • the pH of the negative electrode solution flowing out from the negative electrode chamber 32 is detected by a pH meter 47, and an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution is added so that this pH is preferably 7-9.
  • the oxygen-containing gas added with acid gas is circulated in the positive electrode chamber 33, the negative electrode solution is circulated in the negative electrode chamber 32, and preferably the negative electrode solution is circulated.
  • a potential difference is generated between the negative electrode 34 and a current flows through the external resistor 38.
  • the microorganism that produces electric energy by being contained in the negative electrode solution L is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor.
  • sludge containing such microorganisms activated sludge obtained from biological treatment tanks that treat organic matter-containing water such as sewage, microorganisms contained in effluent from the first sedimentation basin of sewage, anaerobic digested sludge, etc.
  • the microorganism can be held in the negative electrode by supplying to the chamber.
  • the amount of microorganisms retained in the negative electrode chamber is preferably high, and for example, the microorganism concentration is preferably 1 to 50 g / L.
  • the negative electrode solution L a solution that holds microorganisms or cells and has a composition necessary for power generation is used.
  • the negative electrode side solution includes energy required for metabolism in the respiratory system such as bouillon medium, M9 medium, L medium, Malt Extract, MY medium, and nitrifying bacteria selection medium.
  • a medium having a composition such as a source and nutrients can be used.
  • organic waste such as sewage, organic industrial wastewater, and garbage can be used.
  • the negative electrode solution L may contain an electron mediator in order to make it easier to extract electrons from microorganisms or cells.
  • the electron mediator include compounds having a thionin skeleton such as thionine, dimethyldisulfonated thionine, new methylene blue and toluidine blue-O, and 2-hydroxy-1,4-naphthoquinone such as 2-hydroxy-1,4-naphthoquinone.
  • Examples include compounds having a skeleton, brilliant cresyl blue, garocyanine, resorufin, alizarin brilliant blue, phenothiazinone, phenazine esosulphate, safranin-O, dichlorophenolindophenol, ferrocene, benzoquinone, phthalocyanine, or benzyl viologen and their derivatives. be able to.
  • the negative electrode solution L may contain a phosphate buffer as necessary.
  • the negative electrode solution L contains an organic substance.
  • the organic substance is not particularly limited as long as it can be decomposed by microorganisms. For example, water-soluble organic substances, organic fine particles dispersed in water, and the like are used.
  • the negative electrode solution may be organic wastewater such as sewage and food factory effluent.
  • the organic substance concentration in the negative electrode solution L is preferably as high as about 100 to 10,000 mg / L in order to increase the power generation efficiency.
  • oxygen-containing gas to be circulated in the positive electrode chamber air is preferable, but pure oxygen or air enriched with oxygen can also be used.
  • the exhaust gas from the positive electrode chamber may be deoxygenated as necessary and then vented to the negative electrode chamber to be used for purging dissolved oxygen from the negative electrode solution L.
  • the acid gas to be added to the oxygen-containing gas is not particularly limited as long as it is an aqueous solution such as sulfurous acid gas, hydrogen chloride gas, hydrogen sulfide gas, and is not particularly limited. It is preferable because it is inexpensive and safe, has no corrosion problems, and helps prevent global warming. Acid gas may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.
  • the introduction amount of the acid gas to the oxygen-containing gas depends on the kind of the oxygen-containing gas and the acid gas and the ventilation amount of the oxygen-containing gas, but when introducing carbon dioxide gas as the acid gas into the air as the oxygen-containing gas,
  • carbon dioxide can be introduced up to about 400 of oxygen gas.
  • the amount of carbon dioxide is larger than this range, there is no further effect of improving the power generation activity, which is uneconomical.
  • the amount of carbon dioxide is less than this range, the effect of improving the power generation efficiency by introducing carbon dioxide is small. Note that, within this range, the power generation efficiency is improved in proportion to the amount of carbon dioxide introduced, but if it is further increased, the power generation efficiency is decreased.
  • a mixed gas obtained by mixing the oxygen-containing gas and the acidic gas in advance may be supplied to the positive electrode chamber, and the oxygen-containing gas may be supplied to the gas inlet of the positive electrode chamber.
  • the acidic gas may be allowed to flow at the same time, or as shown in FIGS. 1 and 2, an acidic gas introduction pipe may be connected to the oxygen-containing gas supply pipe for introduction.
  • the ion permeable non-conductive membrane may be any ion permeable membrane such as a non-conductive and ion permeable cation permeable membrane or anion permeable membrane, and various ion exchange membranes and reverse osmosis membranes may be used.
  • a cation exchange membrane having a high proton selectivity or an anion exchange membrane can be suitably used.
  • the cation exchange membrane Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont Co., Ltd. or a cation exchange membrane manufactured by Astom Co., Ltd.
  • a CMB film or the like can be used.
  • an anion exchange membrane As an anion exchange membrane, an anion exchange membrane made by Astom, an anion electrolyte membrane made by Tokuyama, etc. are suitable.
  • the ion-permeable non-conductive film is preferably thin and strong. Usually, the film thickness is preferably about 30 to 300 ⁇ m, particularly about 30 to 200 ⁇ m. It is preferable to use a cation exchange membrane as the ion permeable non-conductive membrane because the effect of introducing the acidic gas according to the present invention is effectively exhibited.
  • the negative electrode is preferably a porous body having a large surface area, a large number of voids, and water permeability so that many microorganisms can be retained.
  • Specific examples include a conductive material sheet having a roughened surface and a porous conductor (for example, graphite felt, expanded titanium, expanded stainless steel, etc.) in which the conductive material is made into a felt-like porous sheet. .
  • a plurality of sheet-like conductors may be laminated to form a negative electrode.
  • the same kind of conductor sheets may be laminated, or different kinds of conductor sheets (for example, a graphite sheet having a rough surface and a graphite felt) may be laminated.
  • the total thickness of the negative electrode is preferably 3 mm or more and 40 mm or less, particularly about 5 to 20 mm.
  • a negative electrode is constituted by a laminated sheet, it is preferable to orient the laminated surface in a direction connecting the liquid inlet and outlet so that the liquid flows along a mating surface (laminated surface) between the sheets.
  • the negative electrode chamber may be divided into a plurality of compartments, and the pH of the liquid in the negative electrode compartment may be adjusted after suppressing the pH drop in each compartment by connecting the compartments in series. If the negative electrode chamber is divided, the amount of organic matter decomposition in each of the compartments is reduced, and as a result, the amount of carbon dioxide gas produced is also reduced, so that the pH drop in each of the compartments can be reduced.
  • the positive electrode preferably has a conductive base material and an oxygen reduction catalyst supported on the conductive base material.
  • any material may be used as long as it has high electrical conductivity, high corrosion resistance, sufficient electrical conductivity and corrosion resistance even when the thickness is small, and further has mechanical strength as the conductive base material.
  • graphite paper, graphite felt, graphite cloth, stainless mesh, titanium mesh, etc. can be used. Of these, graphite paper, graphite felt, graphite cloth, etc., particularly in terms of durability and ease of processing.
  • a graphite-based substrate such as graphite is preferable, and graphite paper is particularly preferable.
  • These graphite base materials may be those made hydrophobic by a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the thickness of the conductive base material of the positive electrode is about 20 to 3000 ⁇ m because oxygen permeation deteriorates if it is too thick, and if it is too thin, required properties such as strength required for the base material cannot be satisfied. Is preferred.
  • oxygen reduction catalyst in addition to noble metals such as platinum, metal oxides such as manganese dioxide are preferred because they are inexpensive and have good catalytic activity, and the supported amount is 0.01 to 2.0 mg / it is preferable that the cm 2.
  • a negative electrode was formed by stacking and filling two 1 cm thick graphite felts into a 7 cm ⁇ 25 cm ⁇ 2 cm (thickness) negative electrode chamber.
  • a positive electrode chamber was formed on the negative electrode through a cation exchange membrane (trade name (registered trademark) “Nafion 115” manufactured by DuPont Co., Ltd.) as an ion-permeable non-conductive membrane.
  • the positive electrode chamber has a size of 7 cm ⁇ 25 cm ⁇ 0.5 cm (thickness), a Pt catalyst (Pt-supported carbon black, Pt content 50% by weight) manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd., and a 5% Nafion (registered trademark) solution (DuPont).
  • the liquid dispersed in PTFE was applied to a 160 ⁇ m thick carbon paper (manufactured by Toyo Carbon Co., Ltd.) treated with PTFE to make the Pt adhesion amount 0.4 mg / cm 2, and dried at 50 ° C.
  • the product obtained as described above was used as a positive electrode and adhered to the cation exchange membrane.
  • a stainless steel wire was bonded to the negative electrode graphite felt and the positive electrode carbon paper with a conductive paste to form an electrical lead wire and connected with a resistance of 2 ⁇ .
  • the pH was maintained at 7.5, and a negative electrode solution containing 1000 mg / L of acetic acid, phosphoric acid and ammonia was passed.
  • This negative electrode solution was previously heated to 35 ° C. in a separate water tank, and the temperature of the negative electrode chamber was increased to 35 ° C. by passing the liquid heated in this water tank through the negative electrode chamber at 10 mL / min.
  • the effluent of another microbial power generation device was passed as an inoculum. Room temperature air was vented to the positive electrode chamber at a flow rate of 1.0 L / min. As a result, the power generation amount became almost constant three days after the start of the flow of the negative electrode solution, and the power generation amount per 1 m 3 of the negative electrode was 140 W (power generation efficiency 140 W / m 3 ).
  • Example 1 In Comparative Example 1, power was generated in the same manner except that carbon dioxide was introduced into the air supplied to the positive electrode chamber from a carbon dioxide cylinder at 1 mL / min (0.1% with respect to air). The power generation efficiency began to improve further, and the power generation efficiency became 180 W / m 3 after 5 minutes.
  • Example 2 power generation is performed in the same manner except that the flow rate of carbon dioxide gas is changed as shown in Table 1. The power generation efficiency at this time is examined, and the results are shown in Table 1 together with the results of Comparative Example 1 and Example 1. It was shown to.
  • Example 2 Example 1 except that pure oxygen was used as the oxygen-containing gas instead of air, the air flow rate to the positive electrode chamber was 50 mL / min, and carbon dioxide gas was introduced into the pure oxygen at a flow rate shown in Table 2. (However, in Comparative Example 2, carbon dioxide was not introduced and only pure oxygen was used.) The power generation efficiency at this time was examined, and the results are shown in Table 2.
  • Example 12 to 15 Electric power is generated in the same manner as in Example 2 except that sulfur dioxide (SO 2 ) is used as an acid gas instead of carbon dioxide, and sulfur dioxide is introduced into pure oxygen at a flow rate shown in Table 3. The efficiency was examined, and the results are shown in Table 3 together with the results of Comparative Example 2.
  • SO 2 sulfur dioxide

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Abstract

　簡易かつ安価な手段で微生物発電装置の発電効率を向上させる。槽体３０内に２枚の板状のカチオン交換膜３１，３１が互いに平行に配置されることにより、該カチオン交換膜３１，３１同士の間に負極室３２が形成され、該負極室３２とそれぞれ該カチオン交換膜３１を隔てて２個の正極室３３，３３が形成されている。正極室３３に酸素含有ガスを流通させ、負極室に負極溶液Ｌを供給し、好ましくは負極溶液を循環させる。正極室３３に供給される酸素含有ガスに酸性ガス（炭酸ガス）を導入する。酸性ガスによるｐＨ中和作用でＮａ＋，Ｋ＋イオンの移動を促進し、これにより、発電効率を高めることができる。

Description

微生物発電方法及び微生物発電装置
　本発明は、微生物の代謝反応を利用する発電方法及び装置に関する。本発明は特に、有機物を微生物に酸化分解させる際に得られる還元力を電気エネルギーとして取り出す微生物発電方法及びその装置に関する。
　近年、地球環境に配慮した発電方法へのニーズが高まり、微生物発電の技術開発も進められている。微生物発電は、微生物が有機物を資化する際に得られる電気エネルギーを取り出すことにより発電する方法である。
　一般的に、微生物発電では負極が配置された負極室内に、微生物、微生物に資化される有機物、及び電子伝達媒体（電子メディエータ）を共存させる。電子メディエータは微生物体内に入り、微生物が有機物を酸化して発生する電子を受け取って負極に渡す。負極は外部抵抗（負荷）を介して正極と電気的に導通しており、負極に渡された電子は外部抵抗（負荷）を介して正極に移動し、正極と接する電子受容体に渡される。このような電子の移動により正極と負極との間に電流が流れる。
　微生物発電では、電子メディエータが微生物体から直接、電子を取り出すため、理論上のエネルギー変換効率は高い。しかし、実際のエネルギー変換効率は低く、発電効率の向上が求められている。そこで、発電効率を高めるため、電極の材料や構造、電子メディエータの種類、及び微生物種の選択等について様々な検討及び開発が行われている（例えば特許文献１、特許文献２）。
　特許文献１には、正極室と負極室とを固体電解質よりなるアルカリイオン導電体で隔て、正極室内及び負極室内をリン酸緩衝液（バッファ）でｐＨ７とし、正極室内のリン酸緩衝液（カソード液）に空気を吹き込んで発電を行うことが記載されている。
　特許文献２には、正極室と負極室とを区画する電解質膜に接するように、正極板として多孔質体を設置し、正極室に空気を流通させ、多孔質体の空隙中で空気と液とを接触させることが記載されている。（以下、このように正極室内に空気を流通させ、空気中の酸素を電子受容体として利用する正極を「エアーカソード」と称す場合がある。）
　エアーカソードを用いる微生物発電装置であれば、カソード液が不要で、また、正極室に単に空気を流通させるのみで良く、カソード液中への曝気の必要がないといった利点がある。
　従来、エアーカソードを用いた微生物発電装置における発電効率の向上を目的として、
１）負極のメディエーター（例えば特許文献３）
２）負極室のｐＨ調整
３）正極触媒の種類や触媒活性成分の担持方法
４）正極の形状
などについての検討がなされている。
特開２０００－１３３３２６号公報 特開２００４－３４２４１２号公報 特開２００６－３３１７０６号公報
　従来の微生物発電装置では、発電効率が負極１ｍ３あたり５０～１５０Ｗ／ｍ３と小さく、更なる発電効率の向上が望まれている。
　本発明は、簡易かつ安価な手段で微生物発電装置の発電効率を向上させることができる微生物発電方法及び微生物発電装置を提供することを目的とする。
　第１態様の微生物発電方法は、負極を有し、微生物及び電子供与体を含む液を保持する負極室と、該負極室に対しイオン透過性非導電性膜を介して隔てられており、該イオン透過性非導電性膜に接する正極を有する正極室とを備えた微生物発電装置の該正極室に酸素含有ガスを供給して発電を行う微生物発電方法において、該正極室に供給される酸素含有ガスに酸性ガスを導入することを特徴とする。
　第２態様の微生物発電方法は、第１態様において、該酸性ガスが炭酸ガスであることを特徴とする。
　第３態様の微生物発電方法は、第１又は２態様において、前記イオン透過性非導電性膜がカチオン透過膜であることを特徴とする。
　第４態様の微生物発電方法は、第２又は３態様において、前記酸素含有ガスが空気であり、空気に対して炭酸ガスを空気：炭酸ガス＝１００：０．１～１００の流量比で導入することを特徴とする。
　第５態様の微生物発電方法は、第２又は３態様において、前記酸素含有ガスが純酸素であり、純酸素に対して炭酸ガスを純酸素：炭酸ガス＝１００：０．１～４００の流量比で導入することを特徴とする。
　第６態様の微生物発電装置は、負極を有し、微生物及び電子供与体を含む液を保持する負極室と、該負極室に対しイオン透過性非導電性膜を介して隔てられており、該イオン透過性非導電性膜に接する正極を有する正極室と、該正極室に酸素含有ガスを供給する手段とを備えた微生物発電装置において、該正極室に供給される酸素含有ガスに酸性ガスを導入する手段を設けたことを特徴とする。
　第７態様の微生物発電装置は、第６態様において、該イオン透過性非導電性膜が炭酸ガスであることを特徴とする。
　第８態様の微生物発電装置は、第６又は７態様において、前記イオン透過性非導電性膜がカチオン透過膜であることを特徴とする。
　第９態様の微生物発電装置は、第７又は８態様において、前記酸素含有ガスが空気であり、空気に対して炭酸ガスを空気：炭酸ガス＝１００：０．１～１００の流量比で導入することを特徴とする。
　第１０態様の微生物発電装置は、第７又は８態様において、前記酸素含有ガスが純酸素であり、純酸素に対して炭酸ガスを純酸素：炭酸ガス＝１００：０．１～４００の流量比で導入することを特徴とする。
　本発明においては、正極室に供給する酸素含有ガスに酸性ガスを導入するという簡易かつ安価な手段で、この酸性ガスによるイオン透過性非導電性膜のｐＨ中和作用でＮａ＋，Ｋ＋イオンの移動を促進し、これにより、発電効率を向上させることができる。
　本発明においては、酸性ガスとしては炭酸ガスを用いることが安価でありかつ安全性が高く、腐食の問題等もないことから好ましい。
　また、イオン透過性非導電性膜としては特に制限はなく、いずれのイオン透過性非導電性膜に対しても酸素含有ガスに酸性ガスを導入することによる効果を得ることができるが、特にカチオン透過膜である場合に有効である。
　酸素含有ガスへの酸性ガスの導入量は、酸素含有ガス及び酸性ガスの種類によって適宜決定されるが、酸素含有ガスとして空気を用い、酸性ガスとして炭酸ガスを用いる場合は、空気：炭酸ガス＝１００：０．１～１００の流量とすることが好ましく（請求項４，９）、酸素含有ガスとして純酸素を用い、酸性ガスとして炭酸ガスを用いる場合は、純酸素：炭酸ガス＝１００：０．１～４００の流量とすることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る微生物発電装置の断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る微生物発電装置の断面模式図である。
詳細な説明
　以下、図面を参照して本発明の微生物発電方法及び微生物発電装置の実施の形態を詳細に説明する。
　第２図は本発明の微生物発電方法及び装置の概略的な構成を示す模式的断面図である。
　槽体１内がイオン透過性非導電性膜２によって正極室３と負極室４とに区画されている。正極室３内にあっては、イオン透過性非導電性膜２に接するように正極５が配置されている。
　負極室４内には、導電性多孔質材料よりなる負極６が配置されている。この負極６は、イオン透過性非導電性膜２に直に、又は１～２層程度の微生物の膜を介して接しており、イオン透過性非導電性膜２がカチオン透過膜であれば、負極６からイオン透過性非導電性膜２にプロトン（Ｈ＋）が受け渡し可能となっている。
　正極室３内は、空室であり、ガス流入口７から空気などの酸素含有ガスが導入され、ガス流出口８から排出配管２５を経て排ガスが流出する。この正極室３に酸素含有ガスを供給する配管２３には、酸性ガスの導入配管２４が接続されており、正極室３には、酸性ガスを含む酸素含有ガスが供給される。
　正極室３と負極室４とを仕切るイオン透過性非導電性膜２としては、後述する通り、カチオン透過膜が好適であるが、その他のものであっても良い。
　多孔質材料よりなる負極６に微生物が担持されている。負極室４には流入口４ａから負極溶液Ｌを導入し、流出口４ｂから廃液を排出させる。なお、負極室４内は嫌気性とされる。
　負極室４内の負極溶液Ｌは循環往口９、循環配管１０、循環用ポンプ１１及び循環戻口１２を介して循環される。この循環配管１０には、負極室４から流出してきた液のｐＨを測定するｐＨ計１４が設けられると共に、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ添加用配管１３が接続され、負極溶液ＬのｐＨが７～９となるように、必要に応じてアルカリが添加される。
　正極室３内で生じた凝縮水は、図示しない凝縮水流出口から排水される。
　正極５と負極６との間に生じた起電力により、端子２０，２２を介して外部抵抗２１に電流が流れる。
　正極室３に酸性ガスを含む酸素含有ガスを通気すると共に、必要に応じポンプ１１を作動させて負極溶液Ｌを循環させることにより、負極室４内では、
　　　　　　　　　（有機物）＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ＋＋ｅ－
なる反応が進行する。この電子ｅ－が負極６、端子２２、外部抵抗２１、端子２０を経て正極５へ流れる。
　上記反応で生じたプロトンＨ＋は、イオン透過性非導電性膜５Ａのカチオン透過膜を通って正極５に移動する。正極５では、
　　　　　　　　　　Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ－→２Ｈ２Ｏ
なる反応が進行する。この正極反応で生成したＨ２Ｏは凝縮して凝縮水が生じる。この凝縮水には、イオン透過性非導電性膜２のカチオン透過膜を透過してきたＫ＋，Ｎａ＋などが溶け込み、これにより酸素含有ガスのみを通気する従来の微生物発電装置にあっては、凝縮水がｐＨ９．５～１２．５程度の高アルカリ性となるが、本発明では酸性ガスを添加した酸素含有ガスを通気するため、酸性ガスによる中和作用でこの凝縮水のｐＨは７．５～９程度となる。
　即ち、イオン透過性非導電性膜２として例えばカチオン透過膜を用いた場合、負極６で生成した電子は端子２２、外部抵抗２１、端子２０を経て正極５へ流れる一方で、プロトンとともに負極６に導入される負極溶液Ｌ中のＮａ＋，Ｋ＋がイオン透過性非導電性膜２のカチオン透過膜を透過して正極室３に移動する。この場合、正極室３に通気する酸素含有ガスが酸性ガスを含むことによるｐＨ中和作用によって、Ｎａ＋，Ｋ＋の移動を促進していると推定され、これにより発電効率の向上が図れる。
　負極室４では、微生物による水の分解反応によりＣＯ２が生成することにより、ｐＨが低下しようとする。そこで、ｐＨ計１４の検出ｐＨが好ましくは７～９となるようにアルカリが負極溶液Ｌに添加される。このアルカリは、負極室６に直接に添加されてもよいが、循環水に添加することにより、負極室６内の全域を部分的な偏りなしにｐＨ７～９に保つことができる。
　第１図は本発明の特に好ましい形態に係る微生物発電装置の概略的な断面図である。
　略直方体形状の槽体３０内に２枚の板状のイオン透過性非導電性膜３１，３１が互いに平行に配置されることにより、該イオン透過性非導電性膜３１，３１同士の間に負極室３２が形成され、該負極室３２とそれぞれ該イオン透過性非導電性膜３１を隔てて２個の正極室３３，３３が形成されている。
　負極室３２内には、各イオン透過性非導電性膜３１と直に、又は１層～２層程度の生物膜を介して接するように、多孔質材料よりなる負極３４が配置されている。負極３４は、イオン透過性非導電性膜３１，３１に対し軽く（例えば０．１ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で）押し付けられるのが好ましい。
　正極室３３内には、イオン透過性非導電性膜３１と接して正極３５が配置されている。この正極３５は、パッキン３６に押圧されてイオン透過性非導電性膜３１に押し付けられている。正極３５とイオン透過性非導電性膜３１との密着性を高めるために、両者を溶着したり、接着剤で接着してもよい。
　正極３５と槽体３０の側壁との間は、酸性ガスが添加された酸素含有ガスの流通スペースとなっている。
　この正極３５及び負極３４は、端子３７，３９を介して外部抵抗３８に接続されている。
　負極室３２には、流入口３２ａから負極溶液Ｌが導入され、流出口３２ｂから廃液が流出する。負極室３２内は嫌気性とされる。
　負極室３２内の負極溶液は、循環往口４１、循環配管４２、循環ポンプ４３及び循環戻口４４を介して循環される。各正極室３３には、配管６１からの酸素含有ガスが配管６２からの酸性ガスと共にガス流入口５１から流入し、排ガスがガス流出口５２から配管６３を経て流出する。
　負極溶液の循環配管４２に、ｐＨ計４７が設けられると共に、アルカリ添加用配管４５が接続されている。負極室３２から流出する負極溶液のｐＨをｐＨ計４７で検出し、このｐＨが好ましくは７～９となるように水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリが添加される。
　この第１図の微生物発電装置においても、正極室３３に酸性ガスを添加した酸素含有ガスを流通させ、負極室３２に負極溶液を流通させ、好ましくは負極溶液を循環させることにより、正極３５と負極３４との間に電位差が生じ、外部抵抗３８に電流が流れる。
　次に、この微生物発電装置の微生物、負極溶液などのほか、酸素含有ガスや酸性ガス、イオン透過性非導電性膜、負極及び正極の好適な材料等について説明する。
　負極溶液Ｌ中に含有させることで電気エネルギーを産生させる微生物は、電子供与体としての機能を有するものであれば特に制限されない。例えば、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及びProteus（Proteus vulgaris）の各属に属する細菌、糸状菌、酵母などを挙げることができる。このような微生物を含む汚泥として下水等の有機物含有水を処理する生物処理槽から得られる活性汚泥、下水の最初沈澱池からの流出水に含まれる微生物、嫌気性消化汚泥等を植種として負極室に供給し、微生物を負極に保持させることができる。発電効率を高くするためには、負極室内に保持される微生物量は高濃度であることが好ましく、例えば微生物濃度は１～５０ｇ／Ｌであることが好ましい。
　負極溶液Ｌとしては、微生物又は細胞を保持し、かつ発電に必要な組成を有する溶液が用いられる。例えば、呼吸系の発電を行う場合は、負極側の溶液としては、ブイヨン培地、Ｍ９培地、Ｌ培地、Malt Extract、ＭＹ培地、硝化菌選択培地などの呼吸系の代謝を行うのに必要なエネルギー源や栄養素などの組成を有する培地が利用できる。また、下水、有機性産業排水、生ごみ等の有機性廃棄物を用いることができる。
　負極溶液Ｌ中には、微生物又は細胞からの電子の引き抜きをより容易とするために電子メディエーターを含有させてもよい。この電子メディエーターとしては、例えば、チオニン、ジメチルジスルホン化チオニン、ニューメチレンブルー、トルイジンブルー－Ｏ等のチオニン骨格を有する化合物、２－ヒドロキシ－１，４－ナフトキノン等の２－ヒドロキシ－１，４－ナフトキノン骨格を有する化合物、ブリリアントクレジルブルー、ガロシアニン、レソルフィン、アリザリンブリリアントブルー、フェノチアジノン、フェナジンエソスルフェート、サフラニン－Ｏ、ジクロロフェノールインドフェノール、フェロセン、ベンゾキノン、フタロシアニン、あるいはベンジルビオローゲン及びこれらの誘導体などを挙げることができる。
　さらに、微生物の発電機能を増大させるような材料、例えばビタミンＣのような抗酸化剤や、微生物中の特定の電子伝達系や物質伝達系のみを働かせる機能増大材料を溶解すると、さらに効率よく電力を得ることができるので好ましい。
　負極溶液Ｌは、必要に応じ、リン酸バッファを含有していてもよい。
　負極溶液Ｌは有機物を含むものである。この有機物としては、微生物によって分解されるものであれば特に制限はなく、例えば水溶性の有機物、水中に分散する有機物微粒子などが用いられる。負極溶液は、下水、食品工場排水などの有機性廃水であってもよい。負極溶液Ｌ中の有機物濃度は、発電効率を高くするために１００～１００００ｍｇ／Ｌ程度の高濃度であることが好ましい。
　正極室に流通させる酸素含有ガスとしては、空気が好適であるが、純酸素や、酸素を富化させた空気を用いることもできる。
　この正極室からの排ガスは、必要に応じ脱酸素処理した後、負極室に通気し、負極溶液Ｌからの溶存酸素のパージに用いてもよい。
　酸素含有ガスに添加する酸性ガスとしては、亜硫酸ガス、塩化水素ガス、硫化水素ガス等、水溶液になった場合、酸性を示すガスであれば良く、特に制限はないが、特に、炭酸ガスは、安価かつ安全であり、腐食の問題もなく、また、かつ地球温暖化防止に役立つため好ましい。酸性ガスは１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
　酸素含有ガスへの酸性ガスの導入量は、酸素含有ガス及び酸性ガスの種類及び酸素含有ガスの通気量に依存するが、酸素含有ガスとしての空気に酸性ガスとして炭酸ガスを導入する場合は、概ね、流量比として通気ガス量の０．１～１００％、好ましくは０．１％～２０％、即ち、空気：炭酸ガス＝１００：０．１～２０であることが好ましい。この範囲より炭酸ガスが多くても更なる発電活性向上効果はなく、不経済であり、また、この範囲よりも炭酸ガスが少ないと、炭酸ガスを導入することによる発電効率の向上効果が小さい。なお、この範囲内では炭酸ガスの導入量に比例して発電効率は向上するが、さらに増やすと、逆に発電効率は低下する。
　また、酸素含有ガスとして純酸素を用い、酸性ガスとして炭酸ガスを導入する場合は、酸素ガスの４００程度まで炭酸ガスを導入することができ、例えば純酸素：炭酸ガス＝１００:０．１～４００の流量とすることが好ましい。この範囲より炭酸ガスが多くても更なる発電活性向上効果はなく、不経済であり、また、この範囲よりも炭酸ガスが少ないと、炭酸ガスを導入することによる発電効率の向上効果が小さい。なお、この範囲内では炭酸ガスの導入量に比例して発電効率は向上するが、さらに増やすと、逆に発電効率は低下する。
　酸素含有ガスの酸性ガスへの導入方法としては、予め酸素含有ガスと酸性ガスとを混合した混合ガスを正極室に供給しても良いし、また、正極室のガス流入口に酸素含有ガスと酸性ガスとを同時に流入させるようにしても良く、第１図，第２図に示すように、酸素含有ガスの供給配管に、酸性ガスの導入配管を接続して導入するようにしても良い。
　イオン透過性非導電性膜としては、非導電性でイオン透過性のあるカチオン透過膜又はアニオン透過膜等のイオン透過膜であれば良く、各種イオン交換膜や逆浸透膜等を用いることができる。イオン交換膜としては、プロトン選択性の高いカチオン交換膜、又はアニオン交換膜を好適に使用でき、例えばカチオン交換膜としてはデュポン株式会社製ナフィオン（登録商標）、株式会社アストム製のカチオン交換膜であるＣＭＢ膜等が使用できる。また、アニオン交換膜としては、アストム製アニオン交換膜やトクヤマ製アニオン型電解質膜などが好適である。イオン透過性非導電性膜は、薄くて丈夫であることが好ましく、通常、その膜厚は３０～３００μｍ、特に３０～２００μｍ程度であることが好ましい。
　イオン透過性非導電性膜としては特にカチオン交換膜を用いることが、本発明による酸性ガスの導入効果が有効に発揮され好ましい。
　負極は、多くの微生物を保持できるよう、表面積が大きく空隙が多く形成され通水性を有する多孔体が好ましい。具体的には、少なくとも表面が粗とされた導電性物質のシートや導電性物質をフェルト状その他の多孔性シートにした多孔性導電体（例えばグラファイトフェルト、発泡チタン、発泡ステンレス等）が挙げられる。
　このような多孔質の負極を直接に又は微生物層を介してイオン透過性非導電性膜に当接させた場合、電子メディエータを用いることなく、微生物反応で生じた電子が負極に渡るようになり、電子メディエータを不要とすることができる。
　複数のシート状導電体を積層して負極としてもよい。この場合、同種の導電体シートを積層してもよく、異なる種類の導電体シート同士（例えばグラファイトフェルトと粗面を有するグラファイトシート）を積層してもよい。
　負極は全体の厚さが３ｍｍ以上４０ｍｍ以下、特に５～２０ｍｍ程度であることが好ましい。積層シートによって負極を構成した場合、シート同士の合わせ面（積層面）に沿って液が流れるように、積層面を液の流入口と流出口とを結ぶ方向に配向させるのが好ましい。
　本発明では、負極室を複数の分室に分割し、各分室を直列接続することで各分室でのｐＨ低下を抑制した上で負極室内の液のｐＨを調整するようにしてもよい。負極室を分割すれば、各分室での有機物分解量が小さくなる結果、炭酸ガスの生成量も小さくなるため、各分室でのｐＨ低下を少なくできる。
　正極は、導電性基材と、該導電性基材に担持された酸素還元触媒とを有することが好ましい。
　導電性基材としては、導電性が高く、耐食性が高く、厚みが薄くても十分な導電性と耐食性、更には導電性基材としての機械的強度を有するものであれば良く、特に制限はないが、グラファイトペーパー、グラファイトフェルト、グラファイトクロス、ステンレスメッシュ、チタンメッシュ等を用いることができ、これらのうち、特に耐久性と加工のしやすさ等の点から、グラファイトペーパー、グラファイトフェルト、グラファイトクロス等のグラファイト系基材が好ましく、とりわけグラファイトペーパーが好ましい。なお、これらのグラファイト系基材はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂によって疎水化されたものであっても良い。
　正極の導電性基材の厚さは、厚過ぎると酸素の透過が悪くなり、薄過ぎると、基材に必要な強度等の要求特性を満たすことができないことから、２０～３０００μｍ程度であることが好ましい。
　酸素還元触媒としては、白金等の貴金属のほか、安価で且つ触媒活性が良好であるところから、二酸化マンガン等の金属酸化物が好適であり、その担持量は、０．０１～２．０ｍｇ／ｃｍ２程度とすることが好ましい。
　以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
［比較例１］
　７ｃｍ×２５ｃｍ×２ｃｍ（厚さ）の負極室に、厚さ１ｃｍのグラファイトフェルトを２枚重ねて充填して負極を形成した。この負極に対して、イオン透過性非導電性膜としてカチオン交換膜（デュポン株式会社製　商品名（登録商標）「ナフィオン１１５」）を介して正極室を形成した。正極室は７ｃｍ×２５ｃｍ×０．５ｃｍ（厚さ）であり、田中貴金属社製Ｐｔ触媒（Ｐｔ担持カーボンブラック，Ｐｔ含有量５０重量％）を、５重量％ナフィオン（登録商標）溶液（デュポン社製）に分散させた液を、ＰＴＦＥで撥水処理した厚さ１６０μｍのカーボンペーパー（東洋カーボン社製）に、Ｐｔ付着量が０．４ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布し、５０℃で乾燥させて得られたものを正極として、上記カチオン交換膜と密着させた。
　負極のグラファイトフェルトと正極のカーボンペーパーには、ステンレス線を導電性ペーストで接着して電気引出し線とし、２Ωの抵抗で接続した。
　負極室には、ｐＨを７．５に維持し、酢酸１０００ｍｇ／Ｌと燐酸及びアンモニアを含む負極溶液を通液した。この負極溶液は予め、別水槽で３５℃に加温し、この水槽で加温した液を負極室へ１０ｍＬ／ｍｉｎで通液することにより、負極室の温度を３５℃に加温した。なお、負極溶液の通液に先立って、他の微生物発電装置の流出液を植菌として通液した。
　正極室には、常温の空気を１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で通気した。
　その結果、負極溶液の通液開始から３日後には発電量はほぼ一定となり、負極１ｍ３あたりの発電量は１４０Ｗ（発電効率１４０Ｗ／ｍ３）となった。
［実施例１］
　比較例１において、正極室に供給する空気に、炭酸ガスボンベから炭酸ガスを１ｍＬ／ｍｉｎ（空気に対して０．１％）導入したこと以外は同様にして発電を行ったところ、炭酸ガス導入直後より発電効率は向上しはじめ、５分後には発電効率１８０Ｗ／ｍ３となった。
［実施例２～７］
　実施例１において、炭酸ガスの流量を、表１に示すように変えた以外は同様にして発電を行い、このときの発電効率を調べ、結果を比較例１及び実施例１の結果と共に表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
［比較例２、実施例８～１１］
　空気の代わりに酸素含有ガスとして純酸素を用い、正極室への通気量を５０ｍＬ／ｍｉｎとし、この純酸素に対して炭酸ガスを表２に示す流量で導入したこと以外は実施例１と同様に発電を行い（ただし、比較例２では炭酸ガスを導入せず純酸素のみ）、このときの発電効率を調べ、結果を表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
［実施例１２～１５］
　炭酸ガスの代わりに酸性ガスとして亜硫酸ガス（ＳＯ２）を用い、純酸素に対して亜硫酸ガスを表３に示す流量で導入したこと以外は実施例２と同様に発電を行い、このときの発電効率を調べ、結果を比較例２の結果と共に表３に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　以上の結果より、正極室に供給する酸素含有ガスに酸性ガスを導入することにより、発電効率を向上させることができることが分かる。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　なお、本出願は、２００８年１０月３０日付で出願された日本特許出願（特願２００８－２８０１０４）に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (13)

  1. 　微生物発電装置の正極室に酸素含有ガスを供給して発電を行う微生物発電方法において、
    　該微生物発電装置は、
    　負極を有し、微生物及び電子供与体を含む液を保持する負極室と、
    　該負極室に対しイオン透過性非導電性膜を介して隔てられており、該イオン透過性非導電性膜に接する正極を有する正極室と、
    　該正極室に酸素含有ガスを供給する手段と
    　を備えており、
    　該正極室に供給される酸素含有ガスに酸性ガスを導入することを特徴とする微生物発電方法。
  2. 　請求項１において、該酸性ガスが炭酸ガスであることを特徴とする微生物発電方法。
  3. 　請求項１又は２において、前記イオン透過性非導電性膜がカチオン透過膜であることを特徴とする微生物発電方法。
  4. 　請求項２又は３において、前記酸素含有ガスが空気であり、空気に対して炭酸ガスを空気：炭酸ガス＝１００：０．１～１００の流量比で導入することを特徴とする微生物発電方法。
  5. 　請求項２又は３において、前記酸素含有ガスが純酸素であり、純酸素に対して炭酸ガスを純酸素：炭酸ガス＝１００：０．１～４００の流量比で導入することを特徴とする微生物発電方法。
  6. 　負極を有し、微生物及び電子供与体を含む液を保持する負極室と、
    　該負極室に対しイオン透過性非導電性膜を介して隔てられており、該イオン透過性非導電性膜に接する正極を有する正極室と、
    　該正極室に酸素含有ガスを供給する手段と
    を備えた微生物発電装置において、
    　該正極室に供給される酸素含有ガスに酸性ガスを導入する導入手段を設けたことを特徴とする微生物発電装置。
  7. 　請求項６において、該酸性ガスが炭酸ガスであることを特徴とする微生物発電装置。
  8. 　請求項６又は７において、前記イオン透過性非導電性膜がカチオン透過膜であることを特徴とする微生物発電装置。
  9. 　請求項７又は８において、前記酸素含有ガスが空気であり、前記導入手段は、空気に対して炭酸ガスを空気：炭酸ガス＝１００：０．１～１００の流量比で導入することを特徴とする微生物発電装置。
  10. 　請求項７又は８において、前記酸素含有ガスが純酸素であり、前記導入手段は、純酸素に対して炭酸ガスを純酸素：炭酸ガス＝１００：０．１～４００の流量比で導入することを特徴とする微生物発電装置。
  11. 　請求項６ないし１０のいずれか１項において、前記負極室の両側にそれぞれ正極室が配置されていることを特徴とする微生物発電装置。
  12. 　請求項６ないし１１のいずれか１項において、前記負極は多孔性導電体であることを特徴とする微生物発電装置。
  13. 　請求項１２において、多孔性導電体はグラファイトフェルトであることを特徴とする微生物発電装置。
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