微生物燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在微生物的作用下，能够从废水和废弃物等中含有的有机性物质 中回收电能的微生物燃料电池。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为在分解废水等有机性废弃物时回收能量的方法，利用燃料电池的结 构的微生物燃料电池引人注目。在微生物燃料电池中，在分解排水以及废弃物中的有机性 物质时，通过采用电极回收微生物所放出的电子，便能够直接回收电能。
[0003] 上述的微生物燃料电池中使用的阴极有：利用阴极液中的溶解氧这种方式的阴 极、和利用空气中的氧这种方式的阴极。利用空气中的氧这种方式的阴极被称之为空气阴 极。空气阴极所具有的优点是：只要在空气阴极中使空气流通即可，没有必要向阴极液中进 行曝气。
[0004] 下述的专利文献1公开了使用空气阴极的微生物燃料电池的一个例子。在使用专 利文献1中记载的微生物燃料电池时，使含有在厌氧条件下能够繁殖的微生物和有机性物 质的液体在阳极表面上的空隙的流路中流动。另外，使空气在阴极表面上的流路中流动，从 而使空气与阴极接触。阳极在微生物的作用下，由有机性物质生成氢离子(H+)以及电子 (el。生成的氢离子向阴极侧移动。如果采用导线将阳极和阴极与负载电路连接而形成闭 合电路，则在阳极和阴极之间产生电位差，从而可以获得与电位差和在负载电路中流过的 电流之积相当的电能。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献 1:W02010/044145A1
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 在使用空气阴极的以前的微生物燃料电池中，于含有有机性物质的液体的液面上 设置有使空气存在的内部空间。在此情况下，氧从含有有机性物质的液体的液面溶解于含 有有机性物质的液体中。
[0010] 在上述微生物燃料电池中，于阳极增殖的厌氧性的电生成菌通过使液体中的有机 性物质分解，从而产生电能。如果使氧从液面溶解于液体中，则需氧菌增殖，从而需氧菌将 液体中的有机性物质分解。因此，本来应该由厌氧性菌分解的有机性物质的量减少。作为其 结果，存在的问题是微生物燃料电池中的电能的回收量减少。
[0011] 作为解决这样的问题的方法，在专利文献1中提出了向液面上的内部空间导入不 活泼气体，从而用不活泼气体置换内部空间的空气的方法。如果在液面上向内部空间导入 不活泼气体，则与液面接触的氧量减少，结果可以减少从液面溶解于液体中的氧量。
[0012] 然而，关于不活泼气体，存在的问题是操作以及保管困难，从而价格较高。因此，在 使用不活泼气体的情况下，对于微生物燃料电池来说，其操作以及保管也变得困难，从而微 生物燃料电池的价格升高。
[0013] 本发明的目的在于:提供一种能够抑制氧从液面溶解于液体中，从而可以提高电 能的回收效率的微生物燃料电池。
[0014] 用于解决课题的手段
[0015] 根据本发明的宽泛方面，提供一种微生物燃料电池，其具有:含有有机性物质的液 体;在含有所述有机性物质的液体内配置的阳极;具有用于将空气引进至空气阴极内的空 气引进部的空气阴极；以及隔绝氧从含有所述有机性物质的液体的液面溶解于含有所述有 机性物质的液体中的氧隔绝部。
[0016] 在本发明的微生物燃料电池所具有的特定的方面中，所述氧隔绝部与含有所述有 机性物质的液体的液面接触。
[0017] 在本发明的微生物燃料电池所具有的特定的方面中，所述氧隔绝部漂浮在含有所 述有机性物质的液体的液面上。
[0018] 在本发明的微生物燃料电池所具有的特定的方面中，所述氧隔绝部与所述空气阴 极接触。
[0019] 在本发明的微生物燃料电池所具有的特定的方面中，所述氧隔绝部与所述空气阴 极连结。
[0020] 在本发明的微生物燃料电池所具有的特定的方面中，所述氧隔绝部与所述空气阴 极和所述阳极连结。
[0021] 发明的效果
[0022] 本发明的微生物燃料电池由于具有:含有有机性物质的液体，在含有所述有机性 物质的液体内配置的阳极，具有用于将空气引进至空气阴极内的空气引进部的空气阴极， 以及隔绝氧从含有所述有机性物质的液体的液面溶解于含有所述有机性物质的液体中的 氧隔绝部，因而可以提高电能的回收效率。
【附图说明】
[0023]图1是示意表示本发明的第1实施方式的微生物燃料电池的剖视图。
[0024] 图2是示意表示本发明的第2实施方式的微生物燃料电池的剖视图。
[0025] 图3(a)以及图3(b)是示意表示在实施例1中得到的微生物燃料电池的剖视图。
[0026] 图4(a)以及图4(b)是示意表示在比较例1中得到的微生物燃料电池的剖视图。
【具体实施方式】
[0027] 下面参照附图，就本发明具体的实施方式进行说明，从而弄清本发明。
[0028] 图1是示意表示本发明的第1实施方式的微生物燃料电池的剖视图。图1为主视剖 视图，图1中的上下方向为铅直方向。
[0029] 图1所示的微生物燃料电池1具有阳极2、空气阴极3、含有有机性物质的液体4、氧 隔绝部5、以及导线。导线配置在未图示的位置。含有有机性物质的液体4配置在容器21内。
[0030] 阳极2配置在含有有机性物质的液体4内，处在比含有有机性物质的液体4的液面 4a更靠下方的位置，浸渍在含有有机性物质的液体4内。整个阳极2优选配置在含有有机性 物质的液体4内。
[0031] 在微生物燃料电池1中，多个阳极2和多个空气阴极3隔开间隔而交互地并列配置。 含有有机性物质的液体4在阳极2和空气阴极3之间的空隙流动。
[0032] 空气阴极3具有用于将空气引进至空气阴极3内的空气引进部11。空气引进部11例 如为具有使空气流动的流路的框状构件。空气阴极3具有对置配置的2个阴极12和在2个阴 极12间配置的空气室13。因此，阴极12与空气室13接触。空气室13为空气层。空气阴极3在空 气室13的下端具有框构件，借助于框构件可以防止空气从空气室13的流出。在空气阴极3 中，可以将空气从空气引进部11引进至空气室13内。空气引进部11的一端与空气室13连接。 空气引进部11的另一端比液面4a更靠上方，直至容器21的外部。空气能够从容器21的外部 通过空气引进部11而引进至空气室13内。在上述空气室中，也可以配置空气透过性构件。
[0033] 容器21具备含有有机性物质的液体4的流入口 21a、和含有有机性物质的液体4的 流出口21b。在容器21内，含有有机性物质的液体4从流入口21a侧流向流出口21b侧。在容器 21内，容器21在含有有机性物质的液体4的液面4a上具有内部空间（空隙）。在容器21内的内 部空间中配置有气体。在容器21内的内部空间中配置的气体一般地说，为含有氧的空气。 [0034]氧隔绝部5用于隔绝氧从含有有机性物质的液体4的液面4a溶解于含有有机性物 质的液体4中。氧隔绝部5用于隔绝配置于容器21内的内部空间的空气中的氧溶解于含有有 机性物质的液体4中。
[0035] 氧隔绝部5位于比阳极2更靠上方的位置，位于比阴极12和空气室13更靠上方的位 置。在微生物燃料电池1中，氧隔绝部5与含有有机性物质的液体4的液面4a接触，漂浮在液 面4a上。氧隔绝部5相对于含有有机性物质的液体4具有漂浮性。氧隔绝部5的下表面侧浸渍 在含有有机性物质的液体4中，位于液面4a的下方。氧隔绝部5的上表面侧未浸渍在含有有 机性物质的液体4中，位于液面4a的上方。通过使用具有漂浮性的氧隔绝部5,在含有有机性 物质的液体4的液量变化而使液面4a的位置变动时，氧隔绝部5的位置便能够追随液面4a的 位置的变动而变动。其结果是，即使液面4a的位置发生变动，作为液面4a被氧隔绝部5覆盖 的结果，借助于氧隔绝部5也可以抑制氧向含有有机性物质的液体4中的溶解。在容器21内， 即使在含有有机性物质的液体4的液面4a上存在上述内部空间，借助于氧隔绝部5也可以抑 制在上述内部空间存在的氧向含有有机性物质的液体4中的溶解。上述氧隔绝部的位置优 选能够追随液面4a的位置的变动而变动。
[0036] 氧隔绝部5具有开口部。空气引进部11插入该开口部内。为了更进一步切实地防止 氧向含有有机性物质的液体4中的溶解，在微生物燃料电池1中，氧隔绝部5与整个液面4a接 触。其结果是，液面4a不与空气接触。这样一来，上述氧隔绝部优选与整个液面4a接触。但 是，上述氧隔绝部也可以不与整个液面4a接触。上述氧隔绝部相对于液面4a的总表面积的 接触面积越大，越可以更进一步抑制氧向含有有机性物质的液体4中的溶解。上述氧隔绝部 在液面4a的总表面积100%中的接触面积优选为50%以上，更优选为80%以上，进一步优选 为90 %以上，再优选为95 %以上，再进一步优选为98 %以上，特别优选为99 %以上，最优选 为99.5%以上。
[0037] 另外，在微生物燃料电池1中，氧隔绝部5与空气阴极3接触，并与空气阴极3连结， 被设计为与空气阴极3成为一体的构成。具体地说，氧隔绝部5与阴极12和空气室13的上表 面接触并连结在一起，与空气引进部11的外周面接触并连结在一起。上述氧隔绝部通过与 空气阴极3连结、或者被设计为与空气阴极3成为一体的构成，可以使上述氧隔绝部的安装 (配置)和拆卸(除去)变得更加容易。
[0038] 上述氧隔绝部既可以与上述阳极接触，也可以与上述阳极连结，还可以被设计为 与上述阳极成为一体的构成。上述氧隔绝部既可以与上述空气阴极和上述阳极两者接触， 也可以与上述空气阴极和上述阳极两者连结，还可以被设计为与上述空气阴极和上述阳极 两者成为一体的构成。在此情况下，上述氧隔绝部的安装(配置)和拆卸（除去)变得更加容 易。此外，在上述氧隔绝部与上述空气阴极和上述阳极两者连结的情况下