[發明專利]微生物發電方法和微生物發電裝置

有效

• 申請號: 200980150669.6
• 申請日: 2009-12-09
• 公開（公告）號: CN102257666A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 深瀬哲朗;織田信博;小松和也
• 申請（專利權）人: 栗田工業株式會社
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;H01M8/04;H01M8/10;C12M1/00;C12P3/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;龐東成

技術領域

本發明涉及一種利用微生物的代謝反應的發電方法和裝置。本發明特別涉及將微生物氧化分解有機物時所得到的還原力以電能的形式取出的微生物發電方法及其裝置。

背景技術

近年來，對于考慮地球環境的發電方法的需求提高，微生物發電的技術開發也正在進行。微生物發電是通過取出微生物利用有機物時所得到的電能而發電的方法。

一般而言，在微生物發電時，使微生物、微生物所利用的有機物和電子傳遞介質(電子介體)共存于配置有負極的負極室內。電子介體進入微生物體內，接受微生物氧化有機物所產生的電子，交給負極。負極通過外部電阻(負荷)與正極進行電傳導，負極所接受的電子通過外部電阻(負荷)移動至正極，交給與正極連接的電子受體。通過這樣的電子的移動，電流在正極和負極之間流通。

在微生物發電時，因為電子介體從微生物體直接取出電子，所以理論上的能量變換效率高。但是，實際的能量變換效率低，而期望發電效率得到提高。因此，為了提高發電效率，正在進行關于電極的材料和構造、電子介體的種類及微生物種的選擇等各式各樣的研究和開發(例如專利文獻1、專利文獻2)。

在專利文獻1中記載了，將正極室和負極室以由固體電解質構成的堿離子導電體隔開，用磷酸緩沖液(緩沖液)使正極室內和負極室內pH為7，向正極室內的磷酸緩沖液(負極液)吹入空氣以進行發電。

在專利文獻2中記載了，設置多孔質體作為正極板，以使其連接于區分正極室和負極室的電解質膜，并在正極室內流通空氣，在多孔質體的空隙中使空氣與液體接觸。以下，有時將如此在正極室內流通空氣，而利用空氣中的氧氣作為電子受體的正極稱作“空氣負極”。

如果是使用空氣負極的微生物發電裝置，則具有這樣的優點：不需要負極液，并且只要在正極室內僅流通空氣即可，而不需要向負極液中進行曝氣。

以往，為了提高使用空氣負極的微生物發電裝置中的發電效率，進行了關于

1)負極的介體(例如專利文獻3)

2)負極室的pH調整

3)正極催化劑的種類和催化劑活性成分的負載方法

4)正極的形狀等的研究。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-133326號公報

專利文獻2：日本特開2004-342412號公報

專利文獻3：日本特開2006-331706號公報

發明內容

發明要解決的問題

在以往的微生物發電裝置中，發電效率小，為每1m³負極50～150W/m³，而期望進一步提高發電效率。

本發明的目的在于提供一種微生物發電方法及微生物發電裝置，所述微生物發電方法可以用簡易且廉價的手段來提高微生物發電裝置的發電效率。

用于解決問題的手段

第1方式的微生物發電方法是在具備負極室和正極室的微生物發電裝置的該正極室內供給含氧氣體而進行發電的微生物發電方法，所述負極室具有負極，并且保持含有微生物和電子供體的液體；所述正極室被相對于該負極室為離子滲透性的非導電性膜隔開，并具有連接于該離子滲透性非導電性膜的正極，其特征在于，該含氧氣體含有生物處理廢氣。

第2方式的微生物發電方法的特征在于，在第1方式中，將需氧生物處理廢氣作為該含氧氣體供給至正極室。

第3方式的微生物發電方法的特征在于，在第1方式中，將空氣和厭氧生物處理廢氣作為該含氧氣體供給至該正極室。

第4方式的微生物發電方法是在具備負極室和正極室的微生物發電裝置的該正極室內供給含氧氣體而進行發電的微生物發電方法，所述負極室具有負極，并且保持含有微生物和電子供體的液體；所述正極室被相對于該負極室為離子滲透性的非導電性膜隔開，并具有連接于該離子滲透性非導電性膜的正極，其特征在于，向供給至該正極室的含氧氣體中導入氣態二氧化碳和水蒸氣。

第5方式的微生物發電方法的特征在于，在第4方式中，將空氣通入水槽進行曝氣后，與氣態二氧化碳一同導入該正極室。

第6方式的微生物發電裝置是具備負極室、正極室和向該正極室供給含氧氣體的手段的微生物發電裝置，所述負極室具有負極，并且保持含有微生物和電子供體的液體；所述正極室被相對于該負極室為離子滲透性的非導電性膜隔開，并具有連接于該離子滲透性非導電性膜的正極，其特征在于，在該微生物發電裝置中，設置有向正極室導入生物處理廢氣的手段。