[发明专利]微生物发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用微生物的代谢反应的发电装置。本发明特别涉及将使微生物氧化分解有机物时得到的还原能力(還元力：reducingpower)作为电能取出的微生物发电装置。

背景技术

近年来，利于地球环境的发电方法的需求增加，微生物发电的技术开发也正在进行中。微生物发电是通过将微生物使有机物为营养源(質化：nourish)时得到的还原能力作为电能取出进行发电的方法。

一般而言，在微生物发电中，在配置有负极的阳极(anode)室内，使微生物和被微生物资化的有机物共存。此外，根据情况，电子传递介质(电子mediator)进入到微生物体内，接收通过微生物使有机物氧化而产生的电子，交给负极。使负极与正极电导通，交给负极的电子移动到正极，交给与正极连接的电子接受体。通过这种电子的移动在正极与负极之间产生电流，得到电能。

在微生物发电中，因为电子传递介质从微生物体直接取出电子，所以理论上的能量变换效率高。但是，实际的能量变换效率低，要求提高发电效率。因此，为了提高发电效率，正在对电极材料和构造，电子传递介质的种类以及微生物种类的选择等进行种种研讨和开发(例如专利文献1，非专利文献1)。在专利文献1中，通过使用导入有与电子传递介质结合的进行化学结合的官能团的阳极，提高发电效率。

专利文献1：日本特开2007-95470号专利公报

非专利文献1：P.Aelterman et al.，2006 ENVIRONMENTALSCIENCE & TECHNOLOGY vol.40，No.10，3388-3394

在专利文献1中，通过电子传递介质将微生物使电子供给体(有机物)氧化时生成的电子取出到阳极。因此，需要将不仅包含电子供给体还包含电子传递介质的原液供给到阳极室。此外，因为需要进行将官能团导入到阳极的加工，所以增加了阳极的制造成本。因此，需要不导致成本增加地提高发电效率的新技术。此外，根据传递介质的种类的不同，也存在具有微生物毒性，对微生物反应施加恶劣影响的问题。

发明内容

本发明者们发现，使保持微生物的导电性填充料存在于整个阳极室内，在阳极室内防止原液短传，有助于提高微生物的发电效率。此外，本发明者们发现，通过使隔开阳极室和阴极室的非导电膜、与分别配置在阳极室和阴极室中的电极紧贴在一起而促进由微生物反应生成的电子和质子(H⁺)的移动，能够提高发电效率。具体地说，本发明提供下列的微生物发电装置。

(1)一种微生物发电装置，其包括：

阳极室，其保持微生物并被供给包含电子供给体的原液；

阴极室，其被供给电子接受体；

非导电膜，其具有相对的第一面和第二面，配置在上述阳极室与上述阴极室之间；

第一导电性填充料，其配置在上述阳极室内，具有与上述非导电膜的上述第一面紧贴地扩展的凹凸不平的粗糙面，形成为与上述阳极室的内部大致相同的形状，且由多孔体构成；和

第二导电性填充料，其具有与上述非导电膜的上述第二面紧贴地扩展的凹凸不平的粗糙面。

(2)在(1)所记载的微生物发电装置中，在上述第一导电性填充料的上述粗糙面与上述非导电膜的上述第一面之间，形成微生物层，上述原液通过上述多孔体内地移动，被供给至上述微生物层。

(3)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料和上述第二导电性填充料在维持各自的上述粗糙面的凹凸的状态下，被按压并紧贴在上述非导电膜上。

(4)在(3)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料被施加0.01g/cm²以上100g/cm²以下的压力，与上述非导电膜紧贴。

(5)在(4)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料具有弹性，被形成为比上述阳极室内部形状大，被压缩并填充到上述阳极室内。

(6)在(4)所记载的微生物发电装置中，上述非导电膜和上述第一导电性填充料通过紧固部件被压接，或者在上述阳极室内夹入间隔物而被压接。

(7)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料由多孔性片、泡沫体或排列有相同的多边形的多孔体中的任一种形成，该多孔性片、泡沫体或多孔体以(导电性的)毡(felt)、石墨、钛和不锈钢中的至少一种为材料。

(8)在(1)所记载的微生物发电装置中，上述第一导电性填充料是成形为厚度在3mm以上40mm以下的板状的立体。