JP2016091964A - Air cathode for microbial fuel cell, membrane electrode assembly structure and microbial fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排水及び廃棄物等に含まれる有機性物質から、微生物の作用によって電気エネルギーを回収することができる微生物燃料電池に用いられる微生物燃料電池用エアカソードに関する。また、本発明は、上記微生物燃料電池用エアカソードを用いた膜・電極接合構造体及び微生物燃料電池に関する。 The present invention relates to an air cathode for a microbial fuel cell that can be used in a microbial fuel cell that can recover electrical energy from organic substances contained in waste water, waste, and the like by the action of microorganisms. The present invention also relates to a membrane / electrode bonded structure using the air cathode for a microbial fuel cell and a microbial fuel cell.
近年、廃水等の有機性廃棄物を分解する際にエネルギーを回収する方法として、燃料電池のしくみを利用した微生物燃料電池が注目されている。微生物燃料電池では、排水及び廃棄物等に含まれる有機性物質を分解する際に微生物が放出した電子を電極により回収することによって、直接的に電気エネルギーを回収することが可能である。 In recent years, microbial fuel cells using the mechanism of fuel cells have attracted attention as a method for recovering energy when decomposing organic waste such as waste water. In a microbial fuel cell, it is possible to directly recover electrical energy by collecting, with an electrode, electrons released by microorganisms when decomposing organic substances contained in waste water and waste.
上記のような微生物燃料電池に用いられるカソードには、液中の溶存酸素を利用する方式のカソードと、空気中の酸素を利用する方式のカソードとがある。空気中の酸素を利用する方式のカソードは、エアカソードと呼ばれている。エアカソードでは、エアカソードに空気を流通させるだけでよく、カソード液中へのばっ気の必要がないという利点がある。 The cathodes used in the microbial fuel cell as described above include a cathode that utilizes dissolved oxygen in the liquid and a cathode that utilizes oxygen in the air. A cathode that utilizes oxygen in the air is called an air cathode. The air cathode has the advantage that it is only necessary to circulate air through the air cathode, and there is no need for aeration into the catholyte.
上記微生物燃料電池の一例が、下記の特許文献１に開示されている。具体的には、特許文献１では、アノード（負電極）と、イオン透過性膜と、カソード（正電極）とがこの順で並べられており、かつアノードとカソードとが導線により接続されている微生物燃料電池が開示されている。この微生物燃料電池では、２つのカソード間に空気室を形成するように、２つのカソードが間隔を隔てて組み合わされ、エアカソードが構成されている。平板状のエアカソードにおいて、カソードの表面上の流路を構成する空気室内に空気を流すために、エアカソードの上端に、空気送入孔と空気送出孔とが設けられている。
An example of the microbial fuel cell is disclosed in
上記微生物燃料電池を使用する際には、アノードの表面上の空隙の流路に、嫌気性下で生育可能な微生物及び有機性物質を含む液を流す。また、カソードの表面上の流路に空気を流し、カソードに空気を接触させる。アノードでは、微生物により有機性物質から水素イオン（Ｈ＋）及び電子（ｅ−）が生成される。水素イオンは、イオン透過性膜を透過して、カソード側に移動する。アノードとカソードとを導線で負荷回路と接続し、閉回路を形成すると、アノードとカソードとの間に電位差が生じ、電位差と負荷回路に流れた電流との積の分、電力エネルギーを得ることができる。 When the microbial fuel cell is used, a liquid containing microorganisms and organic substances that can grow under anaerobic conditions is caused to flow through the flow path of the gap on the surface of the anode. Further, air is caused to flow through the flow path on the surface of the cathode, and the air is brought into contact with the cathode. At the anode, hydrogen ions (H + ) and electrons (e − ) are generated from organic substances by microorganisms. Hydrogen ions permeate the ion permeable membrane and move to the cathode side. When the anode and the cathode are connected to the load circuit with a conductive wire to form a closed circuit, a potential difference is generated between the anode and the cathode, and power energy can be obtained by the product of the potential difference and the current flowing through the load circuit. it can.
特許文献１に記載の微生物燃料電池では、平板状のエアカソードの上端に、空気送入孔と空気送出孔とが設けられている。特許文献１に記載のエアカソードにおいて、上端の空気送入孔から空気室内に空気を送り込ませ、上端の空気送出孔から空気室内の空気が送り出される際に、エアカソードの下端近傍に空気が十分に移動しないことがある。
In the microbial fuel cell described in
このため、特許文献１に記載のような従来のエアカソードを用いた微生物燃料電池では、エネルギーの回収効率が低いことがある。
For this reason, in the microbial fuel cell using the conventional air cathode as described in
本発明の目的は、微生物燃料電池の電気の回収効率を高めることができる微生物燃料電池用エアカソードを提供することである。また、本発明は、上記微生物燃料電池用エアカソードを用いた膜・電極接合構造体及び微生物燃料電池を提供することである。 The objective of this invention is providing the air cathode for microbial fuel cells which can improve the collection | recovery efficiency of the electricity of a microbial fuel cell. The present invention also provides a membrane / electrode assembly and a microbial fuel cell using the air cathode for a microbial fuel cell.
本発明の広い局面によれば、微生物燃料電池に用いられるエアカソードであって、空気室を形成するように対向配置された第１のカソード及び第２のカソードと、前記空気室内に空気を送り込むための少なくとも１つの空気送入部と、前記空気室内から空気を送り出すための少なくとも１つの空気送出部と、前記空気室内の前記空気送入部に接する部位と前記空気室内の前記空気送出部に接する部位との間で、前記空気室内を仕切るように配置されている少なくとも１つの仕切り部材とを備える、微生物燃料電池用エアカソードが提供される。 According to a wide aspect of the present invention, an air cathode used in a microbial fuel cell, the first cathode and the second cathode arranged to face each other so as to form an air chamber, and air is fed into the air chamber. And at least one air delivery section for delivering air from the air chamber, a portion in contact with the air delivery section in the air chamber, and the air delivery section in the air chamber There is provided an air cathode for a microbial fuel cell, comprising: at least one partition member arranged so as to partition the air chamber with a portion in contact therewith.
本発明に係る微生物燃料電池用エアカソードのある特定の局面では、前記空気送入部及び前記空気送出部が、一端側に配置されており、前記仕切り部材が、一端側から他端側に延びるように、かつ他端側において前記空気室内を仕切らないように配置されている仕切り部材を有し、前記エアカソードは、前記空気送入部から前記空気室内に送り込まれた空気が、一端側から他端側に至った後に他端側から一端側に至るように形成されている。 In a specific aspect of the air cathode for a microbial fuel cell according to the present invention, the air feeding part and the air sending part are arranged on one end side, and the partition member extends from one end side to the other end side. And a partition member arranged so as not to partition the air chamber on the other end side, and the air cathode is configured such that the air fed from the air feeding portion into the air chamber is from one end side. After reaching the other end side, it is formed so as to reach the one end side from the other end side.
本発明に係る微生物燃料電池用エアカソードのある特定の局面では、前記エアカソードは、有機性物質を含む液中に入れられて用いられ、有機性物質を含む液中に入れられた状態で、一端が鉛直方向の上側に位置し、他端が鉛直方向の下側に位置する。 In a specific aspect of the air cathode for a microbial fuel cell according to the present invention, the air cathode is used in a liquid containing an organic substance, and in a state of being put in a liquid containing an organic substance, One end is located on the upper side in the vertical direction, and the other end is located on the lower side in the vertical direction.
本発明に係る微生物燃料電池用エアカソードのある特定の局面では、一端と他端とを結ぶ方向の前記空気室の距離の５０％以上で、前記仕切り部材が一端側から他端側に延びている。 In a specific aspect of the air cathode for a microbial fuel cell according to the present invention, the partition member extends from one end side to the other end side at 50% or more of the distance of the air chamber in the direction connecting the one end and the other end. Yes.
前記仕切り部材が複数であってもよい。前記空気送入部が複数であってもよい。前記空気送出部が複数であってもよい。前記仕切り部材がシート状であってもよい。 There may be a plurality of the partition members. There may be a plurality of the air inlets. A plurality of the air delivery units may be provided. The partition member may be a sheet.
本発明に係る微生物燃料電池用エアカソードのある特定の局面では、前記空気送入部と前記空気送出部との開口面積の合計１００％中、前記空気送入部の開口面積の合計が５０％未満であるか、又は、前記空気送入部と前記空気送出部との開口面積の合計１００％中、前記空気送出部の開口面積の合計が５０％未満である。 In a specific aspect of the air cathode for a microbial fuel cell according to the present invention, the total opening area of the air feeding part is 50% out of the total opening area of the air feeding part and the air sending part. Or the total opening area of the air delivery part is less than 50% out of 100% of the opening area of the air delivery part and the air delivery part.
本発明の広い局面によれば、微生物燃料電池に用いられる膜・電極接合構造体であって、上述したエアカソードと、前記エアカソードの第１の表面側に配置された第１のイオン透過性膜と、前記第１のイオン透過性膜の前記エアカソード側とは反対の表面側に配置された第１のアノードと、前記エアカソードの前記第１の表面側とは反対の第２の表面側に配置された第２のイオン透過性膜と、前記第２のイオン透過性膜の前記エアカソード側とは反対の表面側に配置された第２のアノードとを備える、膜・電極接合構造体が提供される。 According to a wide aspect of the present invention, there is provided a membrane-electrode assembly structure used in a microbial fuel cell, the air cathode described above, and a first ion permeability disposed on the first surface side of the air cathode. A membrane, a first anode disposed on a surface opposite to the air cathode side of the first ion permeable membrane, and a second surface opposite to the first surface side of the air cathode A membrane / electrode junction structure comprising: a second ion permeable membrane disposed on the side; and a second anode disposed on a surface side of the second ion permeable membrane opposite to the air cathode side The body is provided.
本発明の広い局面によれば、少なくとも１つのアノードと、上述した少なくとも１つの微生物燃料電池用エアカソードと、前記アノードと前記カソードとを接続している少なくとも１つの導線とを備える、微生物燃料電池が提供される。 According to a broad aspect of the present invention, a microbial fuel cell comprising at least one anode, at least one microbial fuel cell air cathode as described above, and at least one conductor connecting the anode and the cathode. Is provided.
本発明に係る微生物燃料電池のある特定の局面では、前記エアカソードが複数である。 In a specific aspect of the microbial fuel cell according to the present invention, a plurality of the air cathodes are provided.
本発明に係る微生物燃料電池のある特定の局面では、前記微生物燃料電池は、前記エアカソードの前記空気室内に空気を送り込むための空気供給装置をさらに備えるか、又は、前記エアカソードの前記空気室内から空気を送り出すための空気吸引装置をさらに備え、前記空気供給装置が、前記エアカソードの前記空気送入部に接続されているか又は対向配置されているか、又は、前記空気吸引装置が、前記エアカソードの前記空気送出部に接続されているか又は対向配置されている。 In a specific aspect of the microbial fuel cell according to the present invention, the microbial fuel cell further includes an air supply device for sending air into the air chamber of the air cathode, or the air chamber of the air cathode. An air suction device for sending out air from the air cathode, wherein the air supply device is connected to the air inlet of the air cathode or is disposed opposite to the air cathode, or the air suction device is the air Connected to or opposed to the air delivery section of the cathode.
本発明に係る微生物燃料電池のある特定の局面では、前記エアカソードが複数であり、前記空気供給装置が、複数の前記エアカソードの複数の前記空気送入部に接続されているか又は対向配置されているか、又は、前記空気吸引装置が、複数の前記エアカソードの複数の前記空気送出部に接続されているか又は対向配置されている。 In a specific aspect of the microbial fuel cell according to the present invention, there are a plurality of the air cathodes, and the air supply devices are connected to or disposed opposite to the plurality of air feeding portions of the plurality of air cathodes. Or the air suction device is connected to or arranged opposite to the plurality of air delivery portions of the plurality of air cathodes.
本発明に係る微生物燃料電池用エアカソードは、空気室を形成するように対向配置された第１のカソード及び第２のカソードと、上記空気室内に空気を送り込むための少なくとも１つの空気送入部と、上記空気室内から空気を送り出すための少なくとも１つの空気送出部と、上記空気室内の上記空気送入部に接する部位と上記空気室内の上記空気送出部に接する部位との間で、上記空気室内を仕切るように配置されている少なくとも１つの仕切り部材とを備えるので、エアカソードを用いた微生物燃料電池の電気の回収効率を高めることができる。 An air cathode for a microbial fuel cell according to the present invention includes a first cathode and a second cathode arranged to face each other so as to form an air chamber, and at least one air inlet for sending air into the air chamber. And at least one air delivery part for delivering air from the air chamber, and a part of the air chamber in contact with the air delivery part and a part of the air chamber in contact with the air delivery part. Since at least one partition member arranged so as to partition the room is provided, the electricity recovery efficiency of the microbial fuel cell using the air cathode can be increased.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
（微生物燃料電池用エアカソード）
本発明に係る微生物燃料電池用エアカソード（以下、エアカソードと略記することがある）は、微生物燃料電池に用いられる。本発明に係るエアカソードは、空気室を形成するように対向配置された第１のカソード及び第２のカソードと、上記空気室内に空気を送り込むための少なくとも１つの空気送入部と、上記空気室内から空気を送り出すための少なくとも１つの空気送出部と、上記空気室内の上記空気送入部に接する部位と上記空気室内の上記空気送出部に接する部位との間で、上記空気室内を仕切るように配置されている少なくとも１つの仕切り部材とを備える。上記仕切り部材は、上記空気室内を仕切っている。
(Air cathode for microbial fuel cell)
The air cathode for a microbial fuel cell according to the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “air cathode”) is used for a microbial fuel cell. An air cathode according to the present invention includes a first cathode and a second cathode arranged to face each other so as to form an air chamber, at least one air inlet for sending air into the air chamber, and the air The air chamber is partitioned between at least one air sending part for sending air from the room, a part in contact with the air sending part in the air chamber, and a part in contact with the air sending part in the air chamber. And at least one partition member. The partition member partitions the air chamber.
上記空気送入部から送り込まれた空気は、上記空気送出部から送り出される。上記仕切り部材は、空気の流路を構成し、空気室内の空気の移動を制御する。上記仕切り部材によって、空気室内で、カソードの表面上を広範囲に渡って空気が良好に流れる。上記仕切り部材によって、仕切り部材が設けられていない場合と比べて、空気室内の空気の流路が延びている。上記仕切り部材によって、空気室内における空気の移動距離が長くなる。 The air sent from the air feeding part is sent out from the air sending part. The partition member constitutes an air flow path and controls movement of air in the air chamber. The partition member allows air to flow well over a wide range on the surface of the cathode in the air chamber. Compared with the case where the partition member is not provided, the air flow path in the air chamber extends by the partition member. Due to the partition member, the moving distance of air in the air chamber is increased.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る微生物燃料電池用エアカソードを模式的に示す断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。なお、図１及び後述する図では、大きさ及び厚み等は、図示の便宜上、実際の大きさ及び厚み等と異なっている。なお、本明細書に記載された各実施形態における異なる部分構成は、適宜置き換えて、組み合わせることが可能である。なお、後述する図２〜４は、図１（ａ）の方向に対応している。 1A and 1B are cross-sectional views schematically showing an air cathode for a microbial fuel cell according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. In FIG. 1 and the drawings described later, the size, thickness, and the like are different from the actual size, thickness, and the like for convenience of illustration. Note that different partial configurations in the respective embodiments described in the present specification can be appropriately replaced and combined. 2 to 4 described later correspond to the direction of FIG.
図１に示すエアカソード１は、微生物燃料電池に用いられる。エアカソード１は、第１のカソード１１及び第２のカソード１２と、空気送入部１３と、空気送出部１４と、仕切り部材１５とを備える。また、エアカソード１は、枠材１０を備える。
The
枠材１０を介して、第１のカソード１１及び第２のカソード１２は、空気室Ｒを形成するように対向配置されている。第１のカソード１１と第２のカソード１２との間に内部空間が存在し、該内部空間が空気室Ｒを形成している。第１のカソード１１及び第２のカソード１２は、１つの部材であってもよく、別の部材であってもよい。枠材１０は、一方の側面部材１０Ａと他方の側面部材１０Ｂと底部材１０Ｃとを有するが、これらは一体の部材であってもよい。枠材１０と第１のカソード１１と第２のカソード１２とが一体の部材であってもよい。枠材１０は、カソードであってもよい。なお、第１のカソード１１及び第２のカソード１２の端部において、底部材１０Ｃによって、エアカソード１が閉口されている。
The
上記カソードは、導電性基材を有することが好ましい。上記導電性基材の材料としては、金属等が挙げられる。上記導電性基材は、金属製導電性基材であることが好ましい。上記金属としては、ステンレス、チタン、銅及びアルミニウム等が挙げられる。電極のコスト及び耐腐食性をより一層良好にする観点からは、上記金属は、ステンレスであることが好ましい。上記導電性基材の形状は、シート状であることが好ましい。シート状には、板状及びフィルム状が含まれる。上記導電性基材は、メッシュ状又はウール状であることが好ましい。加工が容易であり、透水性及び透気性の付与が容易であることから、上記導電性基材は、メッシュ状であることが好ましい。上記導電性基材は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。 The cathode preferably has a conductive substrate. Examples of the material for the conductive substrate include metals. The conductive substrate is preferably a metal conductive substrate. Examples of the metal include stainless steel, titanium, copper, and aluminum. From the viewpoint of further improving the cost and corrosion resistance of the electrode, the metal is preferably stainless steel. The shape of the conductive substrate is preferably a sheet. The sheet form includes a plate form and a film form. The conductive substrate is preferably in the form of a mesh or wool. Since the processing is easy and it is easy to impart water permeability and gas permeability, the conductive base material is preferably mesh-shaped. As for the said electroconductive base material, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
上記導電性基材の厚みは、好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上、好ましくは５００ｍｍ以下、より好ましくは２００ｍｍ以下である。上記導電性基材の厚みが上記下限以上であると、破損がより一層生じ難くなる。上記導電性基材の厚みが上記上限以下であると、内部抵抗が低くなり、効率的に電気を回収できる。 The thickness of the conductive substrate is preferably 50 μm or more, more preferably 100 μm or more, preferably 500 mm or less, more preferably 200 mm or less. When the thickness of the conductive base material is equal to or greater than the lower limit, breakage is more difficult to occur. When the thickness of the conductive substrate is less than or equal to the above upper limit, the internal resistance is lowered, and electricity can be efficiently recovered.
上記カソードは、空気室との接触面とは反対側に、触媒部を有していてもよい。上記触媒部は、例えば、酸化還元触媒とバインダーとを含む。 The cathode may have a catalyst portion on the side opposite to the contact surface with the air chamber. The catalyst part includes, for example, a redox catalyst and a binder.
上記酸素還元触媒としては、白金等の貴金属触媒、鉄系触媒、マンガン系触媒及びカーボンアロイ系触媒等が挙げられる。上記白金等の貴金属触媒を用いる場合には、酸化還元性能がより一層高くなる。上記鉄系触媒、上記マンガン系触媒及び上記カーボンアロイ系触媒を用いる場合には、コストがより一層低くなる。上記酸素還元触媒は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。 Examples of the oxygen reduction catalyst include noble metal catalysts such as platinum, iron-based catalysts, manganese-based catalysts, and carbon alloy-based catalysts. When the noble metal catalyst such as platinum is used, the redox performance is further enhanced. When the iron-based catalyst, the manganese-based catalyst, and the carbon alloy-based catalyst are used, the cost is further reduced. As for the said oxygen reduction catalyst, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
上記バインダーとしては、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、メチルセルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂及びポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。上記バインダーは、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。 Examples of the binder include olefin resin, polyester resin, polyvinyl chloride resin, acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, polyamide resin, methyl cellulose resin, ethyl cellulose resin, polyvinyl alcohol resin, vinyl acetate resin, phenol resin, fluorine resin, and polyvinyl butyral. Examples thereof include resins. As for the said binder, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
空気送入部１３は、空気室Ｒ内に空気を送り込むために設けられている。エアカソード１は、複数の空気送入部１３を有する。エアカソードは、空気送入部を少なくとも１つ有していればよい。１つのエアカソードにおいて、空気送入部は、１つであってもよく、複数であってもよい。空気室内の空気を効果的に送り込む観点からは、空気送入部は複数であることが好ましい。仕切り部材を用いることで、空気送入部が複数であっても、空気室内で空気を充分に移動させることができる。また、上記空気送入部の形状は特に限定されない。
The
空気送出部１４は、空気室Ｒ内から空気を送り出すために設けられている。エアカソード１は、複数の空気送出部１４を有する。エアカソードは、空気送出部を少なくとも１つ有していればよい。１つのエアカソードにおいて、空気送出部は、１つであってもよく、複数であってもよい。空気室内から空気を効率的に送り出す観点からは、空気送出部は複数であることが好ましい。仕切り部材を用いることで、空気送出部が複数であっても、空気室内で空気を充分に移動させることができる。また、上記空気送出部の形状は特に限定されない。
The
エアカソード１の一端１ａ側に、空気送入部１３及び空気送出部１４が配置されている。エアカソード１の一端１ａ側において、１つの空気送入部１３が側面部材１０Ａの隣に位置しており、１つの空気送入部１３が側面部材１０Ｂの隣に位置している。２つの空気送入部１３の間に、２つの空気送出部１４が配置されている。エアカソード１の一端１ａ側において、１つの空気送出部１４が、側面部材１０Ａ側の空気送入部１３の隣に位置しており、１つの空気送出部１４が、側面部材１０Ｂ側の空気送入部１３の隣に位置している。２つの空気送出部１４は隣り合っている。
On the one end 1a side of the
上記空気送入部の位置は特に限定されない。上記空気送出部の位置は特に限定されない。簡易な設備で空気室内に空気を容易に送り込む観点からは、上記空気送入部及び上記空気送出部は、エアカソードの一端側に配置されていることが好ましい。上記空気送入部及び上記空気送出部は、エアカソードの端部に存在していなくてもよく、例えば一端側においてエアカソード又は枠材の側面に存在していてもよい。 The position of the air inlet is not particularly limited. The position of the air delivery unit is not particularly limited. From the viewpoint of easily sending air into the air chamber with simple equipment, it is preferable that the air inlet and the air outlet are disposed on one end side of the air cathode. The air inlet and the air outlet may not be present at the end of the air cathode, for example, may be present on the side of the air cathode or the frame member at one end.
簡易な設備で空気室内に空気を容易に送り込む観点からは、エアカソードが有機性物質を含む液に入れられたときに、空気送入部及び空気送出部が配置されている一端が、鉛直方向の上側に位置し、他端が鉛直方向の下側に位置することが好ましい。簡易な設備で空気室内に空気を容易に送り込む観点からは、エアカソードが有機性物質を含む液に入れられたときに、鉛直方向の上側に空気送入部が配置されていることが好ましい。簡易な設備で空気室内から空気を容易に送り出す観点からは、エアカソードが有機性物質を含む液に入れられたときに、鉛直方向の上側に空気送出部が配置されていることが好ましい。 From the viewpoint of easily sending air into the air chamber with simple equipment, when the air cathode is placed in a liquid containing an organic substance, one end where the air feeding part and the air sending part are arranged is in the vertical direction. It is preferable that the other end is located on the lower side in the vertical direction. From the viewpoint of easily sending air into the air chamber with simple equipment, it is preferable that the air inlet is disposed on the upper side in the vertical direction when the air cathode is put in a liquid containing an organic substance. From the viewpoint of easily sending out air from the air chamber with simple equipment, it is preferable that the air delivery unit is arranged on the upper side in the vertical direction when the air cathode is put in a liquid containing an organic substance.
エアカソード１では、空気送入部１３、空気送出部１４、空気送出部１４及び空気送入部１３がこの順で並んで配置されている。空気送入部と空気送出部との配置順序は特に限定されない。
In the
仕切り部材１５は、空気室Ｒ内の空気送入部１３に接する部位と空気室Ｒ内の空気送出部１４に接する部位との間で、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。仕切り部材１５によって、空気の流路が構成されており、空気の移動が制御されている。
The
仕切り部材１５は、エアカソード１の一端１ａ側から他端１ｂ側に延びている。仕切り部材１５は、仕切り部材１５は、空気室Ｒを部分的に仕切っている。他端１ｂ側において、空気室Ｒを仕切らないように配置されている。エアカソード１の他端１ｂ側において、仕切り部材１５の両側に位置する空気室Ｒが連なっている。
The
仕切り部材１５は、シート状である。シート状には板状及びフィルム状が含まれる。但し、空気の流路を制御できれば、仕切り部材の形状は特に限定されない。
The
エアカソード１は、仕切り部材１５を複数有し、具体的には３つ有する。エアカソードは、仕切り部材を少なくとも１つ有していればよい。１つのエアカソードにおいて、仕切り部材は、１つであってもよく、複数であってもよい。空気を効果的に移動させる観点からは、仕切り部材は複数であることが好ましい。複数の仕切り部材を用いることで、空気の流れ方向を様々な態様に制御することができる。また、複数の仕切り部材を用いることで、空気の流路を高精度に制御することができる。
The
１つの仕切り部材１５（側面部材１０Ａ側の仕切り部材）が、空気室Ｒ内の側面部材１０Ａの隣の空気送入部１３に接する部位と、空気室Ｒの側面部材１０Ａ側の空気送入部１３の隣の空気送出部１４に接する部位との間で、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。１つの仕切り部材１５（側面部材１０Ｂ側の仕切り部材）が、空気室Ｒ内の側面部材１０Ｂの隣の空気送入部１３に接する部位と、空気室Ｒの側面部材１０Ｂ側の空気送入部１３の隣の空気送出部１４に接する部位との間で、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。１つの仕切り部材１５（２つの仕切り部材間に配置されている中央の仕切り部材）が、空気室Ｒ内の２つの空気送出部１４に接する部位の間で、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。
One partition member 15 (partition member on the side surface member 10A side) is in contact with the
仕切り部材の一部は、空気室内の空気送入部に接する部位と空気室内の空気送入部に接する部位との間で、空気室内を仕切っていてもよい。仕切り部材の一部は、空気室内の空気送出部に接する部位と空気室内の空気送出部に接する部位との間で、空気室内を仕切っていてもよい。 A part of the partition member may partition the air chamber between a portion in contact with the air inlet portion in the air chamber and a portion in contact with the air inlet portion in the air chamber. A part of the partition member may partition the air chamber between a part in contact with the air delivery unit in the air chamber and a part in contact with the air delivery unit in the air chamber.
エアカソード１は、側面部材１０Ａ、空気送入部１３、仕切り部材１５、空気送出部１４、仕切り部材１５、空気送出部１４、仕切り部材１５、空気送入部１３、及び側面部材１０Ｂがこの順で並んでいる領域を有する。また、エアカソード１は、側面部材１０Ａ、空気室Ｒ、仕切り部材１５、空気室Ｒ、仕切り部材１５、空気室Ｒ、仕切り部材１５、空気室Ｒ、及び側面部材１０Ｂがこの順で並んでいる領域を有する。
The
エアカソード１では、側面部材１０Ａ側の仕切り部材１５の両側で、空気室Ｒ内の空気の流れ方向が異なり、空気室Ｒ内の空気の流れ方向が逆である。エアカソード１では、側面部材１０Ｂ側の仕切り部材１２の両側で、空気室Ｒ内の空気の流れ方向が異なり、空気室Ｒ内の空気の流れ方向が逆である。
In the
エアカソード１は、空気送入部１３から送り込まれた空気が、一端１ａ側から他端１ｂ側に至った後に、他端１ｂ側から一端１ａ側に至るように形成されている。他端１ｂ側において、３つの仕切り部材１５はそれぞれ、空気室Ｒを仕切らないように配置されており、この仕切られていない部分において、空気の移動方向が変わる。他端１ｂ側から一端１ａ側に至った空気は、空気送出部１４から送出可能である。
The
具体的には、側面部材１０Ａ側の空気送入部１３から送り込まれた空気は、側面部材１０Ａとそれに近接する仕切り部材１５とによって流れ方向が制御され、一端１ａ側から他端１ｂ側に至る。その後、他端１ｂ側に至った空気の多くが、側面部材１０Ａ側の仕切り部材１５と、中央の仕切り部材１５とによって流れ方向が制御され、他端１ｂ側から一端１ａ側に至る。また、側面部材１０Ｂ側の空気送入部１３から送り込まれた空気は、側面部材１０Ｂとそれに近接する仕切り部材１５とによって流れ方向が制御され、一端１ａ側から他端１ｂ側に至る。その後、他端１ｂ側に至った空気の多くが、側面部材１０Ｂ側の仕切り部材１５と、中央の仕切り部材１５とによって流れ方向が制御され、他端１ｂ側から一端１ａ側に至る。従って、１つの空気送入部１３から送り込まれた空気は、１つ又は２つの空気送出部１４から送り出される。なお、他端１ｂ側において、中央の仕切り部材１５は空気室Ｒを仕切っていないため、他端１ｂに至った空気の一部は、中央の仕切り部材１５により仕切られていない部分を通過することがある。
Specifically, the flow direction of the air sent from the
上記仕切り部材は、空気の透過性が低い部材であることが好ましく、空気を透過しない部材であることが特に好ましい。上記仕切り部材は必ずしも、空気を完全に透過しない性質を有していなくてもよい。上記仕切り部材の空気の透過性が低いほど、空気の流れ方向を効果的に制御することができる。 The partition member is preferably a member having low air permeability, and particularly preferably a member that does not transmit air. The partition member may not necessarily have a property of not allowing air to completely pass therethrough. The lower the air permeability of the partition member, the more effectively the air flow direction can be controlled.
上記枠材（空気の流路を規制する壁面）とそれに近接する仕切り部材との間隔及び２つの仕切り部材の間隔はそれぞれ、好ましくは２ｃｍ以上、より好ましくは１０ｃｍ以上、好ましくは１ｍ以下、より好ましくは３０ｃｍ以下である。枠材（空気の流路を規制する壁面）と仕切り部材との間隔及び２つの仕切り部材の間隔が狭いと、空気の移動速度を早くすることができ、電気の回収効率を高めることができる。枠材（空気の流路を規制する壁面）と仕切り部材との間隔及び２つの仕切り部材の間隔が広いと、空気の移動時の内圧による枠材、カソード及び仕切り部材の変形が抑えられる。 The distance between the frame material (wall surface that regulates the air flow path) and the partition member adjacent to the frame member and the distance between the two partition members are each preferably 2 cm or more, more preferably 10 cm or more, preferably 1 m or less, more preferably Is 30 cm or less. When the distance between the frame member (wall surface that regulates the air flow path) and the partition member and the distance between the two partition members are narrow, the air moving speed can be increased, and the electricity recovery efficiency can be increased. When the distance between the frame material (wall surface that regulates the air flow path) and the partition member and the distance between the two partition members are wide, the deformation of the frame material, the cathode, and the partition member due to the internal pressure during the movement of air can be suppressed.
エアカソードの一端と他端とを結ぶ方向の上記空気室の距離の５０％以上で、上記仕切り部材がエアカソードの一端側から他端側に延びていることが好ましい。仕切り部材の延びる距離が長いほど、カソードの表面上を空気がより一層効率的に移動し、カソードの表面に空気がより一層効率的に接触しやすくなる。仕切り部材の延びる距離は、より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上、最も好ましくは８０％以上である。例えば、仕切り部材の延びる距離が８０％以上であると、エアカソードの他端から内側に向かって２０％の距離までの領域にも、空気を充分に移動させて、広範囲に渡ってカソードの表面に空気を充分に接触させることができる。 It is preferable that the partition member extends from one end side of the air cathode to the other end side at 50% or more of the distance of the air chamber in the direction connecting the one end and the other end of the air cathode. The longer the partition member extends, the more efficiently the air moves on the surface of the cathode, and the more easily the air contacts the surface of the cathode. The extending distance of the partition member is more preferably 60% or more, further preferably 70% or more, and most preferably 80% or more. For example, when the extending distance of the partition member is 80% or more, the air is sufficiently moved to the region from the other end of the air cathode to the distance of 20% inward, and the surface of the cathode is spread over a wide range. Can be sufficiently brought into contact with air.
上記空気送入部と上記空気送出部との開口面積の合計１００％中、上記空気送入部の開口面積の合計が５０％以下であってもよく、５０％未満であってもよく、４０％以下であってもよい。この場合に、後述する空気供給装置を用いることで、カソードの表面上で空気をより一層効率的に移動させることができる。 Of the total opening area of the air feeding part and the air sending part, the total opening area of the air feeding part may be 50% or less, or less than 50%. % Or less. In this case, air can be moved more efficiently on the surface of the cathode by using an air supply device described later.
上記空気送入部と上記空気送出部との開口面積の合計１００％中、上記空気送出部の開口面積の合計が５０％以下であってもよく、５０％未満であってもよく、４０％以下であってもよい。この場合に、後述する空気吸引装置を用いることで、カソードの表面上で空気をより一層効率的に移動させることができる。 Of the total opening area of the air feeding part and the air sending part, the total opening area of the air sending part may be 50% or less, may be less than 50%, or 40% It may be the following. In this case, air can be moved more efficiently on the surface of the cathode by using an air suction device described later.
エアカソードの一端と他端とを結ぶ距離は、５０ｃｍ以上であってもよく、５ｍ以下であってもよい。仕切り部材を用いることで、エアカソードを大型化しても、カソードの表面上で空気をより一層効率的に移動させることができる。エアカソードを大型化することで、電気の回収効率がより一層高くなる。実用面の観点から、エアカソードの一端と他端とを結ぶ距離は、２ｍ以下であってもよい。 The distance connecting the one end and the other end of the air cathode may be 50 cm or more, or 5 m or less. By using the partition member, air can be moved more efficiently on the surface of the cathode even if the air cathode is enlarged. By increasing the size of the air cathode, the electricity recovery efficiency is further increased. From a practical point of view, the distance connecting one end and the other end of the air cathode may be 2 m or less.
なお、図１０（ａ）は、図１（ａ）の方向に対応する図であり、図１０（ｂ）は、図１（ｂ）の方向に対応する図である。図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、空気室Ｒ’を形成するように、枠材１１０を介して第１のカソード１１１と第２のカソード１１２とが対向配置されたエアカソード１０１において、空気室Ｒ’が仕切られていないと、一端１０１ａ側から送り込まれた空気は、他端１０１ｂ側に十分に行き渡りにくい。このため、カソードの全面に渡って酸素が十分に接触せず、電気の回収効率が悪くなる。
10A is a diagram corresponding to the direction of FIG. 1A, and FIG. 10B is a diagram corresponding to the direction of FIG. 1B. As shown in FIGS. 10A and 10B, an
図２は、本発明の第２の実施形態に係る微生物燃料電池用エアカソードを模式的に示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an air cathode for a microbial fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
図２に示すエアカード１Ａと図１に示すエアカソード１とでは、仕切り部材１５と仕切り部材１５ＡＡ，１５ＡＢとのみが異なっている。
The
エアカソード１Ａは、２つの仕切り部材１５ＡＡと１つの仕切り部材１５ＡＢとを有する。仕切り部材１５ＡＡは、空気室Ｒを部分的に仕切っている。仕切り部材１５ＡＢは、空気室Ｒを完全に仕切っている。
The
１つの仕切り部材１５ＡＡが、空気室Ｒ内の側面部材１０Ａの隣の空気送入部１３に接する部位と、空気室Ｒ内の側面部材１０Ａ側の空気送入部１３の隣の空気送出部１４に接する部位とで、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。１つの仕切り部材１５ＡＡが、空気室Ｒ内の側面部材１０Ｂの隣の空気送入部１３に接する部位と、空気室Ｒ内の側面部材１０Ｂ側の空気送入部１３の隣の空気送出部１４に接する部位とで、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。１つの仕切り部材１５ＡＢが、空気室Ｒ内の２つの空気送出部１４に接する部位との間で、空気室Ｒ内を完全に仕切るように配置されている。
One partition member 15AA is in contact with the
２つの仕切り部材１５ＡＡはそれぞれ、一端１Ａａにおいて、空気室Ｒを仕切っているが、他端１Ａｂにおいて、空気室Ｒを仕切っていない。１つの仕切り部材１５ＡＢは、空気室Ｒを一端１Ａａ側から他端１Ａｂ側かけて仕切っている。 Each of the two partition members 15AA partitions the air chamber R at one end 1Aa, but does not partition the air chamber R at the other end 1Ab. One partition member 15AB partitions the air chamber R from one end 1Aa side to the other end 1Ab side.
エアカソード１Ａは、空気送入部１３から送り込まれた空気が、一端１Ａａ側から他端１Ａｂ側に至った後に、他端１Ａｂ側から一端１Ａａ側に至るように形成されている。他端１Ａｂ側から一端１Ａａ側に至った空気は、空気送出部１４から送出可能である。
The
具体的には、側面部材１０Ａ側の空気送入部１３から送り込まれた空気は、側面部材１０Ａとそれに近接する仕切り部材１５ＡＡとによって流れ方向が制御され、一端１Ａａ側から他端１Ａｂ側に至る。その後、他端１Ａｂ側に至った空気の全てが、側面部材１０Ａ側の仕切り部材１５ＡＡと、中央の仕切り部材１５ＡＢとによって流れ方向が制御され、他端１Ａｂ側から一端１Ａａ側に至る。また、側面部材１０Ｂ側の空気送入部１３から送り込まれた空気は、側面部材１０Ｂとそれに近接する仕切り部材１５ＡＡとによって流れ方向が制御され、一端１Ａａ側から他端１Ａｂ側に至る。その後、他端１Ａｂ側に至った空気の全てが、側面部材１０Ｂ側の仕切り部材１５ＡＡと、中央の仕切り部材１５ＡＢとによって流れ方向が制御され、他端１Ａｂ側から一端１Ａａ側に至る。なお、中央の仕切り部材１５ＡＢは、空気室Ｒを一端１Ａａ側から他端１Ａｂ側かけて完全に仕切っている。従って、仕切り部材１５ＡＢの一方の表面側から他方の表面側に空気は移動しない。結果として、１つの空気送入部１３から送り込まれた空気は、１つの空気送出部１４から送り出される。
Specifically, the flow direction of the air sent from the
上記仕切り部材が、一端側から他端側に延びるように、かつ他端側において上記空気室内を仕切るように配置されている仕切り部材を有することが好ましい。上記仕切り部材が、一端側から他端側に延びるように、かつ他端側において上記空気室内を仕切らないように配置されている仕切り部材を有することが好ましい。上記仕切り部材が、一端側から他端側に延びるように、かつ空気室を完全に仕切るように配置されている仕切り部材を有していてもよい。上記仕切り部材は、一端側から他端側に延びるように、かつ他端側において上記空気室内を仕切るように配置されている仕切り部材と、一端側から他端側に延びるように、かつ空気室を完全に仕切るように配置されている仕切り部材とを有していてもよい。 It is preferable that the partition member has a partition member arranged so as to extend from one end side to the other end side and partition the air chamber on the other end side. It is preferable that the partition member has a partition member arranged so as to extend from one end side to the other end side and not to partition the air chamber on the other end side. The partition member may have a partition member arranged so as to extend from one end side to the other end side and completely partition the air chamber. The partition member is arranged to extend from one end side to the other end side and to partition the air chamber on the other end side, and to extend from the one end side to the other end side, and to the air chamber And a partition member arranged so as to be completely partitioned.
仕切り部材の配置及び空気室の仕切る領域は適宜変更することができる。 The arrangement | positioning of a partition member and the area | region which an air chamber partitions can be changed suitably.
図３は、本発明の第３の実施形態に係る微生物燃料電池用エアカソードを模式的に示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an air cathode for a microbial fuel cell according to a third embodiment of the present invention.
図３に示すエアカード１Ｂと図１に示すエアカソード１とでは、空気送入部１３と空気送入部１３Ｂとの数及び配置が異なっており、空気送出部１４と空気送出部１４Ｂとの配置が異なっており、仕切り部材１５と仕切り部材１５Ｂとの数及び配置が異なっている。
The air card 1B shown in FIG. 3 and the
エアカソード１Ｂは、１つの空気送入部１３Ｂと、２つの空気送出部１４Ｂとを有する。 The air cathode 1B has one air inlet 13B and two air outlets 14B.
エアカソード１Ｂの一端１Ｂａ側に、空気送入部１３Ｂ及び空気送出部１４Ｂが配置されている。エアカソード１Ｂの一端１Ｂａ側において、１つの空気送入部１３Ｂが第１のカソード１１の隣に位置している。エアカソード１Ｂの一端１Ｂａ側において、１つの空気送出部１４Ｂが、第２のカソード１２の隣に位置している。１つの空気送出部１４Ｂが、１つの空気送入部１３Ｂと１つの空気送出部１４Ｂとの間に位置している。
An air inlet portion 13B and an air outlet portion 14B are disposed on the one end 1Ba side of the air cathode 1B. One air inlet 13B is positioned next to the
エアカソード１Ｂは、２つの仕切り部材１５Ｂを有する。１つの仕切り部材１５Ｂが、空気室Ｒ内の隣り合う空気送入部１３Ｂに接する部位と空気送出部１４Ｂに接する部位との間で、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。１つの仕切り部材１５Ｂが、空気室Ｒ内の隣り合う２つの空気送出部１４Ｂに接する２つの部位の間で、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。 The air cathode 1B has two partition members 15B. One partition member 15B is arranged so as to partition the inside of the air chamber R between a portion in contact with the adjacent air inlet portion 13B in the air chamber R and a portion in contact with the air delivery portion 14B. One partition member 15B is disposed so as to partition the air chamber R between two portions in contact with the two adjacent air delivery portions 14B in the air chamber R.
エアカソード１Ｂは、空気送入部１３Ｂから送り込まれた空気が、一端１Ｂａ側から他端１Ｂｂ側に至った後に、他端１Ｂｂ側から一端１Ｂａ側に至るように形成されている。他端１Ｂｂ側から一端１Ｂａ側に至った空気は、２つの空気送出部１４Ｂから送出可能である。 The air cathode 1B is formed so that the air fed from the air inlet 13B reaches from the one end 1Ba side to the other end 1Bb side and then from the other end 1Bb side to the one end 1Ba side. The air that has reached the one end 1Ba side from the other end 1Bb side can be sent out from the two air sending portions 14B.
具体的には、側面部材１０Ａ側の空気送入部１３Ｂから送り込まれた空気は、側面部材１０Ａとそれに近接する仕切り部材１５Ｂとによって流れ方向が制御され、一端１Ｂａ側から他端１Ｂｂ側に至る。その後、他端１Ｂｂ側に至った空気の一部が、側面部材１０Ａ側の仕切り部材１５Ｂと側面部材１０Ｂ側の仕切り部材１５Ｂとによって流れ方向が制御され、空気の残りが、側面部材１０Ｂ側の仕切り部材１５Ｂと側面部材１０Ｂとによって流れ方向が制御され、他端１Ｂｂ側から一端１Ｂａ側に至る。結果として、１つの空気送入部１３Ｂから送り込まれた空気は、１つ又は２つの空気送出部１４Ｂから送り出される。 Specifically, the flow direction of the air sent from the air inlet portion 13B on the side member 10A side is controlled by the side member 10A and the partition member 15B adjacent thereto, and reaches from the one end 1Ba side to the other end 1Bb side. . Thereafter, the flow direction of a part of the air reaching the other end 1Bb is controlled by the partition member 15B on the side member 10A side and the partition member 15B on the side member 10B side, and the rest of the air is on the side member 10B side. The flow direction is controlled by the partition member 15B and the side member 10B, and the other end 1Bb side reaches the one end 1Ba side. As a result, the air sent from one air inlet 13B is sent out from one or two air outlets 14B.
図４は、本発明の第４の実施形態に係る微生物燃料電池用エアカソードを模式的に示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an air cathode for a microbial fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention.
図４に示すエアカード１Ｃと図１に示すエアカソード１とでは、空気送入部１３と空気送入部１３Ｃとの配置が異なっており、空気送出部１４と空気送出部１４Ｃとの数及び配置が異なっており、仕切り部材１５と仕切り部材１５Ｃとの数及び配置が異なっている。
The air card 1C shown in FIG. 4 and the
エアカソード１Ｃは、２つの空気送入部１３Ｃと、１つの空気送出部１４Ｃとを有する。 The air cathode 1C has two air inlets 13C and one air outlet 14C.
エアカソード１Ｃの一端１Ｃａ側に、空気送入部１３Ｃ及び空気送出部１４Ｃが配置されている。エアカソード１Ｃの一端１Ｃａ側において、１つの空気送入部１３Ｃが側面部材１０Ａの隣に位置している。エアカソード１の一端１Ｃａ側において、１つの空気送出部１４Ｃが、側面部材１０Ｂの隣に位置している。１つの空気送入部１３Ｃが、１つの空気送入部１３Ｃと１つの空気送出部１４Ｃとの間に位置している。
An air inlet 13C and an air outlet 14C are disposed on the one end 1Ca side of the air cathode 1C. One air inlet 13C is located next to the side member 10A on one end 1Ca side of the air cathode 1C. On one end 1Ca side of the
エアカソード１Ｃは、２つの仕切り部材１５Ｃを有する。１つの仕切り部材１５Ｃが、空気室Ｒ内の隣り合う２つの空気送入部１３Ｃに接する２つの部位の間で、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。１つの仕切り部材１５Ｃが、空気室Ｒ内の隣り合う空気送入部１３Ｃに接する部位と空気室Ｒ内で空気送出部１４Ｃに接する２つの部位との間で、空気室Ｒ内を仕切るように配置されている。
The air cathode 1C has two
エアカソード１Ｃは、２つの空気送入部１３Ｃから送り込まれた空気が、一端１Ｃａ側から他端１Ｃｂ側に至った後に、他端１Ｃｂ側から一端１Ｃａ側に至るように形成されている。後述する空気吸引装置を用いる場合に、空気の吸引によって空気の送り込みが行われる。後述する空気吸引装置を用いる場合に、空気送出部１４Ｃから空気を吸引すると、２つの空気送入部１３Ｃから空気が送り込まれ、送り込まれた空気が、一端１Ｃａ側から他端１Ｃｂ側に至った後に、他端１Ｃｂ側から一端１Ｃａ側に至る。他端１Ｃｂ側において、他端１Ｃｂ側から一端１Ｃａ側に至った空気は、１つの空気送出部１４Ｃから送出可能である。 The air cathode 1C is formed so that the air sent from the two air inlets 13C reaches from the one end 1Ca side to the other end 1Cb side and then from the other end 1Cb side to the one end 1Ca side. When an air suction device described later is used, air is fed by suction of air. When using the air suction device described later, if air is sucked from the air delivery part 14C, air is sent from the two air delivery parts 13C, and the sent air reaches from the one end 1Ca side to the other end 1Cb side. Later, from the other end 1Cb side to the one end 1Ca side. On the other end 1Cb side, the air from the other end 1Cb side to the one end 1Ca side can be sent out from one air sending part 14C.
具体的には、側面部材１０Ａ側の空気送入部１３Ｃから送り込まれた空気は、側面部材１０Ａとそれに近接する仕切り部材１５Ｃとによって流れ方向が制御され、一端１Ｃａ側から他端１Ｃｂ側に至る。空気送入部１３Ｃと空気送出部１４Ｃとの間に配置された空気送入部１３Ｃから送り込まれた空気は２つの仕切り部材１５Ｃによって流れ方向が制御され、一端１Ｃａ側から他端１Ｃｂ側に至る。その後、他端１Ｃｂ側に至った空気が、側面部材１０Ｂに近接する仕切り部材１５Ｃと側面部材１０Ｂとによって流れ方向が制御され、他端１Ｃｂ側から一端１Ｃａ側に至る。結果として、２つの空気送入部１３Ｃから送り込まれた空気は、１つの空気送出部１４Ｃから送り出される。
Specifically, the flow direction of the air fed from the air inlet portion 13C on the side member 10A side is controlled by the side member 10A and the
エアカソードにおいて、上記空気送入部の数及び配置、上記空気送出部の数及び配置、及び上記仕切り部材の数及び配置は適宜変更することができる。 In the air cathode, the number and arrangement of the air feeding parts, the number and arrangement of the air sending parts, and the number and arrangement of the partition members can be appropriately changed.
（微生物燃料電池、膜・電極接合構造体及びその他の詳細）
本発明に係る微生物燃料電池は、少なくとも１つのアノードと、少なくとも１つの微生物燃料電池用エアカソードと、上記アノードと上記カソードとを接続している少なくとも１つの導線とを備える。本発明に係る微生物燃料電池では、上述した微生物燃料電池用エアカソードが用いられている。
(Microbial fuel cell, membrane / electrode joint structure and other details)
The microbial fuel cell according to the present invention includes at least one anode, at least one microbial fuel cell air cathode, and at least one conductor connecting the anode and the cathode. In the microbial fuel cell according to the present invention, the above-described air cathode for a microbial fuel cell is used.
微生物燃料電池は、１つのアノードを備えていてもよく、複数のアノードを備えていてもよい。電気の回収効率を高める観点からは、微生物燃料電池は、複数のアノードを備えることが好ましい。微生物燃料電池は、１つのエアカソードを備えていてもよく、複数のエアカソードを備えていてもよい。電気の回収効率を高める観点からは、微生物燃料電池は、複数のエアカソードを備えることが好ましい。 The microbial fuel cell may include one anode or a plurality of anodes. From the viewpoint of increasing the electricity recovery efficiency, the microbial fuel cell preferably includes a plurality of anodes. The microbial fuel cell may include one air cathode or a plurality of air cathodes. From the viewpoint of increasing the electricity recovery efficiency, the microbial fuel cell preferably includes a plurality of air cathodes.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る微生物燃料電池を模式的に示す正面断面図及び平面図である。図５（ａ）では、エアカソード１は、図１（ｂ）における方向で示されている。
5 (a) and 5 (b) are a front sectional view and a plan view schematically showing the microbial fuel cell according to the first embodiment of the present invention. In Fig.5 (a), the
図５（ａ）及び（ｂ）に示す微生物燃料電池２１は、複数のアノード２２と、複数のエアカソード１と、有機性物質を含む液２３と、導線とを備える。導線は、図示しない位置に配置されている。有機性物質を含む液２３は、容器２４内に配置されている。
A
アノード２２は、有機性物質を含む液２３内に配置されており、有機性物質を含む液２３の液面よりも下方に位置しており、有機性物質を含む液２３内に浸漬している。アノードの全体が、有機性物質を含む液２３内に配置されていることが好ましい。
The
微生物燃料電池２１では、複数のアノード２２と複数のエアカソード１とが間隔を隔てて、交互に並んで配置されている。アノード２２とエアカソード１との間の空隙を、有機性物質を含む液２３が流れる。
In the
微生物燃料電池２１において、エアカソード１の空気送入部１３及び空気送出部１４は、有機性物質を含む液２３の液面よりも上方に位置している。エアカソードの空気送入部及び空気送出部は、有機性物質を含む液の液面よりも下方に位置していてもよい。この場合に、例えば、空気送入部及び空気送出部に空気が流れる配管を接続することができる。
In the
微生物燃料電池２１は、エアカソード１の空気送入部１３に対向配置された空気供給装置３１を備える。１つの空気供給装置３１が、複数のエアカソード１の複数の空気送入部１３に対向配置されている。空気供給装置３１と空気送入部１３とは距離を隔てている。
The
空気供給装置３１は、複数の開口４１ａ（空気供給口）を有する空気供給ダクト４１と、送風機４２と、空気供給ダクト４１と送風機４２とを接続している配管４３とを備える。送風機４２から空気の風が発生され、風は配管４３を通して、空気供給ダクト４１に至る。空気供給ダクト４１の複数の開口４１ａのそれぞれは、エアカソード１における複数の空気送入部１３に対向配置されている。１つの開口４１ａが１つの空気送入部１３に対向配置されている。空気供給ダクト４１の開口４１ａから、空気送入部１３を介して、エアカソード１の空気室Ｒ内に空気が送り込まれる。
The
このように、空気供給装置を用いることで、簡易な設備でエアカソードの空気室内に空気を送り込むことができ、更にエアカソードの空気室内で空気をより一層効率的に移動させることができる。このため、微生物燃料電池の電気の回収効率をより一層高めることができる。但し、空気供給装置は必ずしも用いなくてもよい。 Thus, by using the air supply device, it is possible to send air into the air chamber of the air cathode with simple equipment, and to move the air more efficiently in the air chamber of the air cathode. For this reason, the electricity recovery efficiency of the microbial fuel cell can be further enhanced. However, the air supply device is not necessarily used.
空気供給装置３１は、空気送入部１３に対向配置されている。この場合には、空気供給装置の取り外しが容易である。空気供給装置と空気送入部との間隔は、空気供給装置から供給された空気が、空気送入部から空気室内に至るように適宜設定される。
The
容器２４は、有機性物質を含む液２３の流入口２４ａと、有機性物質を含む液２３の流出口２４ｂとを有する。容器２４内で、有機性物質を含む液２３が流入口２４ａ側から流出口２４ｂ側に流れる。容器２４内において、有機性物質を含む液２３の液面上に、容器２４は内部空間（空隙）を有する。容器２４内の内部空間には、ガスが配置されている。容器２４内の内部空間に配置されたガスは、一般的には、酸素を含む空気である。
The
上記導線は、図示しない位置において、アノード２２と第１のカソード１１又は第２のカソード１２とを接続している。上記導線は、図示しない外部回路に接続されている。アノード２２と第１のカソード１１又は第２のカソード１２とが上記導線を介して負荷回路に接続されていることによって、アノード２２と第１のカソード１１又は第２のカソード１２との間に電位差が生じる。上記導線を通して負荷回路に流れる電気エネルギーは、回収することができる。
The conductive wire connects the
微生物燃料電池２１では、空気供給装置３１が、空気送入部１３に対向配置されている。図６に示す微生物燃料電池２１Ａのように、空気供給装置３１は、空気送入部１３に接続されていてもよい。空気供給装置３１の空気供給ダクト４１の開口４１ａ（空気供給口）と空気送入部１３とが接続されている。空気供給装置３１では、空気送出部１４が大気中に解放されている。この場合には、空気送入部から空気をより一層確実に送入させることができる。
In the
また、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、空気供給装置３１Ａは、１つの開口４１Ａａを有する空気供給ダクト４１Ａを備えていてもよい。１つの開口４１Ａａが、複数の空気送入部に対応して配置されていてもよい。
7A and 7B, the
上記のようなエアカソード及び空気供給装置を用いることで、空気の供給構造を簡略化することができ、位置合わせが容易になり、更にエアカソードの空気室内で空気を効率的に移動させることができる。 By using the air cathode and the air supply device as described above, the air supply structure can be simplified, positioning becomes easy, and air can be efficiently moved in the air chamber of the air cathode. it can.
図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る微生物燃料電池を模式的に示す正面断面図及び平面図である。 FIGS. 8A and 8B are a front sectional view and a plan view schematically showing a microbial fuel cell according to the second embodiment of the present invention.
図８（ａ）及び（ｂ）に示す微生物燃料電池２１Ｂは、複数のアノード２２と、複数のエアカソード１Ｃと、有機性物質を含む液２３と、導線とを備える。導線は、図示しない位置に配置されている。有機性物質を含む液２３は、容器２４内に配置されている。
A
微生物燃料電池２１Ｂでは、複数のアノード２２と複数のエアカソード１Ｃとが間隔を隔てて、交互に並んで配置されている。アノード２２とエアカソード１Ｃとの間の空隙を、有機性物質を含む液２３が流れる。
In the
微生物燃料電池２１Ｂにおいて、エアカソード１Ｃの空気送入部１３Ｃ及び空気送出部１４Ｃは、有機性物質を含む液２３の液面よりも上方に位置している。
In the
微生物燃料電池２１Ｂは、エアカソード１Ｃの空気送出部１４Ｃに対向配置された空気吸引装置３６を備える。１つの空気吸引装置３６が、複数のエアカソード１Ｃの複数の空気送出部１４Ｃに対向配置されている。空気吸引装置３６と空気送出部１４Ｃとは距離を隔てている。
The
空気吸引装置３６は、複数の開口４６ａを有する空気吸引ダクト４６と、吸引機４７と、空気吸引ダクト４６と吸引機４７とを接続している配管４８とを備える。吸引機４７において空気が吸引される。吸引力は配管４８を通して、空気吸引ダクト４６に伝わる。空気吸引ダクト４６の開口４６ａのそれぞれは、複数のエアカソード１Ｃにおける複数の空気送出部１４Ｃに接続されている。１つの開口４６ａが１つの空気送出部１４Ｃに対向配置されている。空気吸引ダクト４６の開口４６ａから、空気送出部１４Ｃを介して、エアカソード１Ｃの空気室Ｒ内の空気が送り出される。結果として、空気送入部１３Ｃから空気が送り込まれる。
The
このように、空気供給装置にかえて空気吸引装置を用いてもよい。空気吸引装置を用いても、エアカソードの空気室内で空気をより一層効率的に移動させることができる。このため、微生物燃料電池の電気の回収効率をより一層高めることができる。但し、空気吸引装置は必ずしも用いなくてもよい。 Thus, an air suction device may be used instead of the air supply device. Even if the air suction device is used, the air can be moved more efficiently in the air chamber of the air cathode. For this reason, the electricity recovery efficiency of the microbial fuel cell can be further enhanced. However, the air suction device is not necessarily used.
また、空気吸引装置３６は、空気送出部１４Ｃに対向配置されている。この場合には、空気吸引装置の取り外しが容易である。空気吸引装置と空気送出部との間隔は、空気吸引装置から排出された空気が、空気吸引装置により十分に吸引されるように適宜設定される。
Further, the
また、空気吸引装置は、空気送出部に接続されていてもよい。この場合には、空気送出部から空気をより一層確実に送出させることができる。さらに、空気吸引装置は、１つの開口を有する空気吸引ダクトを備えていてもよい。 The air suction device may be connected to the air delivery unit. In this case, air can be more reliably delivered from the air delivery unit. Furthermore, the air suction device may include an air suction duct having one opening.
また、空気供給装置を空気送入部に接続又は対向配置し、かつ、空気吸引装置を空気送出部に接続又は対向配置してもよい。すなわち、微生物燃料電池は、空気送入部又は空気送出部を備えていてもよく、この場合に、空気送入部と空気送出部との双方を備えていてもよい。空気送入部と空気送出部との双方を用いることで、エアカソードの空気室内で空気を更に一層効率的に移動させることができる。このため、微生物燃料電池の電気の回収効率を更に一層高めることができる。このため、微生物燃料電池の電気の回収効率をより一層高めることができる。但し、空気送入部と空気送出部との双方を用いる場合には、空気供給装置と空気吸引装置との双方の設備を用意する必要がある。 Further, the air supply device may be connected to or opposed to the air feeding portion, and the air suction device may be connected to or opposed to the air delivery portion. That is, the microbial fuel cell may include an air inlet or an air outlet. In this case, the microbial fuel cell may include both an air inlet and an air outlet. By using both the air inlet and the air outlet, air can be moved more efficiently in the air chamber of the air cathode. For this reason, the electricity recovery efficiency of the microbial fuel cell can be further enhanced. For this reason, the electricity recovery efficiency of the microbial fuel cell can be further enhanced. However, when both the air inlet and the air outlet are used, it is necessary to prepare both the air supply device and the air suction device.
他の実施形態として、アノードとエアカソードとの間に、イオン透過性膜が配置されてもよい。例えば、微生物燃料電池において、膜・電極接合構造体が用いられてもよい。 As another embodiment, an ion permeable membrane may be disposed between the anode and the air cathode. For example, a membrane / electrode assembly may be used in a microbial fuel cell.
図９は、図１に示す微生物燃料電池用エアカソードを用いた膜・電極接合構造体の一例を示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a membrane / electrode assembly using the air cathode for a microbial fuel cell shown in FIG.
膜・電極接合構造体５１は、１つのエアカソード１と、２つの第１，第２のアノード５２，５３と、２つの第１，第２のイオン透過性膜５４，５５とを備える。第１のイオン透過性膜５４は、エアカソード１の第１の表面側に配置されている。第１のアノード５２は、第１のイオン透過性膜５４のエアカソード１側とは反対の表面側に配置されている。第２のイオン透過性膜５５は、エアカソード１の第１の表面とは反対の第２の表面側に配置されている。第２のアノード５３は、第２のイオン透過性膜５５のエアカソード１側とは反対の表面側に配置されている。
The membrane / electrode assembly 51 includes one
微生物燃料電池では、複数の膜・電極接合構造体５１が用いられていてもよい。 In the microbial fuel cell, a plurality of membrane / electrode assembly structures 51 may be used.
上記イオン透過性膜は、上記アノードから発生した水素イオン（Ｈ＋）を透過可能である。上記イオン透過性膜は、電解質膜であることが好ましい。 The ion permeable membrane can transmit hydrogen ions (H + ) generated from the anode. The ion permeable membrane is preferably an electrolyte membrane.
上記イオン透過性膜の材料は特に限定されない。上記イオン透過性膜としては、スルホン酸基を有するフッ素樹脂系イオン交換膜（陽イオン交換膜）が好ましく用いられる。これ以外のイオン透過性膜を用いてもよい。スルホン酸基は親水性があり、高い陽イオン交換能を持つ。また、より安価なイオン透過性膜として主鎖部のみをフッ素化したフッ素樹脂系イオン交換膜や、芳香族炭化水素系膜も利用できる。有機性物質と上記カソードとを陽イオン交換膜で隔離した場合には、上記アノードでの反応で発生した水素イオンが、陽イオン交換膜を介して上記エアカソードに効果的に供給されて、上記エアカソードでの酸素の還元に効果的に用いられる。 The material of the ion permeable membrane is not particularly limited. As the ion permeable membrane, a fluororesin ion exchange membrane (cation exchange membrane) having a sulfonic acid group is preferably used. Other ion permeable membranes may be used. The sulfonic acid group is hydrophilic and has a high cation exchange capacity. Further, as a cheaper ion-permeable membrane, a fluororesin ion exchange membrane in which only the main chain portion is fluorinated and an aromatic hydrocarbon membrane can be used. When the organic substance and the cathode are separated by a cation exchange membrane, hydrogen ions generated by the reaction at the anode are effectively supplied to the air cathode via the cation exchange membrane, and Effectively used to reduce oxygen at the air cathode.
上記イオン透過性膜の市販品としては、例えばデュポン社製「Ｎａｆｉｏｎ １１５」、ＩＯＮＩＣＳ社製「ＮＥＰＴＯＮ ＣＲ６１ＡＺＬ−３８９」、トクヤマ社製「ＮＥＯＳＥＰＴＡ ＣＭ−１」及び「ＣＭＢ」、旭硝子社製「Ｓｅｌｅｍｉｏｎ ＣＳＶ」等が挙げられる。 Commercially available products of the ion permeable membrane include, for example, “Nafion 115” manufactured by DuPont, “NEPTON CR61AZL-389” manufactured by IONICS, “NEOSEPTA CM-1” and “CMB” manufactured by Tokuyama, and “Seleion CSV” manufactured by Asahi Glass. Or the like.
上記イオン透過性膜の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、好ましくは１ｍｍ以下である。上記イオン透過性膜の厚みが上記下限以上であると、破損がより一層生じ難くなる。上記イオン透過性膜の厚みが上記上限以下であると、水素イオンがより一層効率的に移動する。 The thickness of the ion permeable membrane is preferably 10 μm or more, and preferably 1 mm or less. When the thickness of the ion permeable membrane is equal to or more than the lower limit, breakage is more difficult to occur. When the thickness of the ion permeable membrane is not more than the above upper limit, hydrogen ions move more efficiently.
水素イオンの移動効率を高めるためには、上記エアカソードと上記イオン透過性膜との間の間隔はなるべく狭いほうがよく、上記エアカソードと上記イオン透過性膜とは接していることが好ましい。特に、上記イオン透過性膜の一部が上記エアカソードの多孔質構造内部の空隙内に網目状に侵入していると、多孔質構造中に含まれる空気と電解質膜などのイオン透過性膜に含まれる水とで形成される水と空気との接触界面の面積が飛躍的に増大する。このため、空気中の酸素を還元する反応効率が増大して、エネルギーの回収効率がかなり高くなる。 In order to increase the transfer efficiency of hydrogen ions, the distance between the air cathode and the ion permeable membrane should be as narrow as possible, and the air cathode and the ion permeable membrane are preferably in contact with each other. In particular, when a part of the ion permeable membrane penetrates into the voids inside the porous structure of the air cathode, the air contained in the porous structure and an ion permeable membrane such as an electrolyte membrane are formed. The area of the contact interface between water and air formed with the contained water is dramatically increased. For this reason, the reaction efficiency which reduces oxygen in the air increases, and the energy recovery efficiency becomes considerably high.
上記有機性物質を含む液としては特に限定されないが、廃水、廃液、し尿、食品廃棄物、その他の有機性廃棄物及び汚泥等が挙げられる。上記微生物燃料電池は、エネルギーを回収可能な廃液処理装置として好適に用いられる。 The liquid containing the organic substance is not particularly limited, and examples thereof include waste water, waste liquid, human waste, food waste, other organic waste, and sludge. The microbial fuel cell is preferably used as a waste liquid treatment apparatus capable of recovering energy.
上記微生物としては、嫌気性微生物及び好気性微生物が挙げられる。微生物は、嫌気性微生物であることが好ましい。嫌気性微生物は、嫌気性下で生育可能である。微生物は、好気性微生物であってもよい。 Examples of the microorganism include anaerobic microorganisms and aerobic microorganisms. The microorganism is preferably an anaerobic microorganism. Anaerobic microorganisms can grow under anaerobic conditions. The microorganism may be an aerobic microorganism.
上記微生物としては、微生物の細胞膜内で電子伝達系を終結しない微生物が望ましく、細胞膜外で電子をアノードで捕捉しやすく、アノードへの電子伝達を触媒する微生物を利用することが望ましい。上記微生物として、硫黄Ｓ（０）還元菌、三価鉄Ｆｅ（ＩＩＩ）還元菌、二酸化マンガンＭｎＯ２還元菌、脱塩素菌などが好ましく用いられる。上記微生物として、例えばＤｅｓｕｌｆｕｒｏｍｏｎａｓ ｓｐ．、Ｄｅｓｕｌｆｉｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｓｐ．、Ｇｅｏｂｉｖｒｉｏ ｔｈｉｏｐｈｉｌｕｓ ｓｐ．、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｈｉｏｓｕｌｆａｔｉｒｅｄｕｃｅｎｓ ｓｐ．、Ｔｈｅｒｍｏｔｅｒｒａｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｆｅｒｒｉｒｅｄｕｃｅｎｓ ｓｐ．、Ｇｅｏｔｈｒｉｘ ｓｐ．、Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ ｓｐ．、Ｇｅｏｇｌｏｂｕｓ ｓｐ．、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ ｐｕｔｒｅｆａｃｉｅｎｓ ｓｐ．などが特に好ましく用いられる。これらの微生物は、有機性物質中において主要な微生物ではないことが多い。このため、アノードにこれらの微生物を植菌し、アノードにこれらの微生物を担持させてもよい。 As the microorganism, a microorganism that does not terminate the electron transfer system in the cell membrane of the microorganism is desirable, and it is desirable to use a microorganism that easily captures electrons outside the cell membrane at the anode and catalyzes the electron transfer to the anode. As the microorganism, sulfur S (0) reducing bacteria, trivalent iron Fe (III) reducing bacteria, manganese dioxide MnO 2 reducing bacteria, dechlorinating bacteria, and the like are preferably used. Examples of the microorganism include Desulfuromonas sp. Desulfitobacterium sp. Geobivio thiophilus sp. Clostridium thiosulfatireducens sp. Thermoterabacterium ferrireducens sp. Geothrix sp. Geobacter sp. Geoglobus sp. , Shewanella putreffaciens sp. Etc. are particularly preferably used. These microorganisms are often not major microorganisms in organic substances. Therefore, these microorganisms may be inoculated on the anode and these microorganisms may be supported on the anode.
また、微生物燃料電池の使用開始時には微生物反応室内にこれらの微生物の増殖に適当な培地を供給することが望ましい。さらに、上記アノードの電位を高く維持することにより、上記アノードでのこれらの微生物の増殖を促すことがより望ましい。これらの微生物（群）を前培養もしくは微生物反応室内で培養するための方法として、スラリー状の硫黄、三価鉄、二酸化マンガンなどを電子受容体とする培地が各種報告されている。例えば、Ａｎｃｙｌｏｂａｃｔｅｒ／Ｓｐｉｒｏｓｏｍａ培地、Ｄｅｓｕｌｆｕｒｏｍｏｎａｓ培地、Ｆｅ（ＩＩＩ） Ｌａｃｔａｔｅ Ｎｕｔｒｉｅｎｔ培地などが好ましく用いられる。 In addition, it is desirable to supply a medium suitable for the growth of these microorganisms into the microorganism reaction chamber at the start of use of the microbial fuel cell. Furthermore, it is more desirable to promote the growth of these microorganisms at the anode by keeping the potential of the anode high. As a method for culturing these microorganisms (groups) in a preculture or in a microbial reaction chamber, various media using slurry-like sulfur, trivalent iron, manganese dioxide or the like as an electron acceptor have been reported. For example, Ancylobacter / Spirosoma medium, Desulfuromonas medium, Fe (III) lactate nutrient medium, etc. are preferably used.
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…エアカソード
１ａ，１Ａａ，１Ｂａ，１Ｃａ…一端
１ｂ，１Ａｂ，１Ｂｂ，１Ｃｂ…他端
１０…枠材
１０Ａ，１０Ｂ…側面部材
１０Ｃ…底部材
１１…第１のカソード
１２…第２のカソード
１３，１３Ｂ，１３Ｃ…空気送入部
１４，１４Ｂ，１４Ｃ…空気送出部
１５，１５ＡＡ，１５ＡＢ，１５Ｂ，１５Ｃ…仕切り部材
２１，２１Ａ，２１Ｂ…微生物燃料電池
２２…アノード
２３…有機性物質を含む液
２４…容器
２４ａ…流入口
２４ｂ…流出口
３１，３１Ａ…空気供給装置
３６…空気吸引装置
４１，４１Ａ…空気供給ダクト
４１ａ，４１Ａａ…開口
４２…送風機
４３…配管
４６…空気吸引ダクト
４６ａ…開口
４７…吸引機
４８…配管
５１…膜・電極接合構造体
５２…第１のアノード
５３…第２のアノード
５４…第１のイオン透過性膜
５５…第２のイオン透過性膜
1, 1A, 1B, 1C ... Air cathode 1a, 1Aa, 1Ba, 1Ca ... One
Claims (14)
空気室を形成するように対向配置された第１のカソード及び第２のカソードと、
前記空気室内に空気を送り込むための少なくとも１つの空気送入部と、
前記空気室内から空気を送り出すための少なくとも１つの空気送出部と、
前記空気室内の前記空気送入部に接する部位と前記空気室内の前記空気送出部に接する部位との間で、前記空気室内を仕切るように配置されている少なくとも１つの仕切り部材とを備える、微生物燃料電池用エアカソード。 An air cathode used in a microbial fuel cell,
A first cathode and a second cathode disposed opposite to form an air chamber;
At least one air inlet for sending air into the air chamber;
At least one air delivery section for delivering air from the air chamber;
A microorganism comprising: at least one partition member disposed so as to partition the air chamber between a portion in contact with the air feeding portion in the air chamber and a portion in contact with the air delivery portion in the air chamber. Air cathode for fuel cells.
前記仕切り部材が、一端側から他端側に延びるように、かつ他端側において前記空気室内を仕切らないように配置されている仕切り部材を有し、
前記空気送入部から前記空気室内に送り込まれた空気が、一端側から他端側に至った後に他端側から一端側に至るように形成されている、請求項１に記載の微生物燃料電池用エアカソード。 The air inlet and the air outlet are arranged on one end side,
The partition member has a partition member arranged so as to extend from one end side to the other end side and not partition the air chamber on the other end side,
The microbial fuel cell according to claim 1, wherein the air fed from the air feeding section into the air chamber is formed so as to reach the other end side from the other end side after reaching the other end side from the one end side. Air cathode.
有機性物質を含む液中に入れられた状態で、一端が鉛直方向の上側に位置し、他端が鉛直方向の下側に位置する、請求項２に記載の微生物燃料電池用エアカソード。 Used in a liquid containing organic substances,
The air cathode for a microbial fuel cell according to claim 2, wherein one end is located on the upper side in the vertical direction and the other end is located on the lower side in the vertical direction in a state of being placed in a liquid containing an organic substance.
請求項１〜９のいずれか１項に記載のエアカソードと、
前記エアカソードの第１の表面側に配置された第１のイオン透過性膜と、
前記第１のイオン透過性膜の前記エアカソード側とは反対の表面側に配置された第１のアノードと、
前記エアカソードの前記第１の表面側とは反対の第２の表面側に配置された第２のイオン透過性膜と、
前記第２のイオン透過性膜の前記エアカソード側とは反対の表面側に配置された第２のアノードとを備える、膜・電極接合構造体。 A membrane-electrode assembly used in a microbial fuel cell,
The air cathode according to any one of claims 1 to 9,
A first ion permeable membrane disposed on the first surface side of the air cathode;
A first anode disposed on a surface side of the first ion permeable membrane opposite to the air cathode side;
A second ion permeable membrane disposed on a second surface side opposite to the first surface side of the air cathode;
A membrane / electrode assembly comprising: a second anode disposed on a surface opposite to the air cathode side of the second ion permeable membrane.
請求項１〜９のいずれか１項に記載の少なくとも１つの微生物燃料電池用エアカソードと、
前記アノードと前記カソードとを接続している少なくとも１つの導線とを備える、微生物燃料電池。 At least one anode;
At least one air cathode for a microbial fuel cell according to any one of claims 1 to 9,
A microbial fuel cell comprising: at least one conductor connecting the anode and the cathode.
前記空気供給装置が、前記エアカソードの前記空気送入部に接続されているか又は対向配置されているか、又は、前記空気吸引装置が、前記エアカソードの前記空気送出部に接続されているか又は対向配置されている、請求項１１又は１２に記載の微生物燃料電池。 An air supply device for sending air into the air chamber of the air cathode, or an air suction device for sending air out of the air chamber of the air cathode,
The air supply device is connected to or opposed to the air inlet of the air cathode, or the air suction device is connected to or opposed to the air outlet of the air cathode. The microbial fuel cell according to claim 11 or 12, which is arranged.
前記空気供給装置が、複数の前記エアカソードの複数の前記空気送入部に接続されているか又は対向配置されているか、又は、前記空気吸引装置が、複数の前記エアカソードの複数の前記空気送出部に接続されているか又は対向配置されている、請求項１３に記載の微生物燃料電池。 A plurality of the air cathodes;
The air supply device is connected to or arranged opposite to the plurality of air inlet portions of the plurality of air cathodes, or the air suction device is a plurality of the air delivery ports of the plurality of air cathodes. The microbial fuel cell according to claim 13, wherein the microbial fuel cell is connected to or disposed opposite to the part.
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|---|---|---|---|---|
| CN113005027A (en) * | 2020-11-25 | 2021-06-22 | 中国矿业大学 | Device and method for measuring distribution of microbial particles in air |
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- 2014-11-11 JP JP2014228694A patent/JP2016091964A/en active Pending
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