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微生物燃料電池及び微生物発電方法 UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P130009373
整理番号 11062-1
掲載日 2013年6月14日
出願番号 特願2011-276150
公開番号 特開2013-084541
登録番号 特許第5828455号
出願日 平成23年12月16日(2011.12.16)
公開日 平成25年5月9日(2013.5.9)
登録日 平成27年10月30日(2015.10.30)
優先権データ
  • 特願2011-211089 (2011.9.27) JP
発明者
  • 日比野 忠史
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 微生物燃料電池及び微生物発電方法 UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】ヘドロの回収及び移送等の作業が不要な微生物燃料電池を実現できるようにする。
【解決手段】微生物燃料電池100は、絶縁性の保持体121と、保持体121の下部に設けられた負極122及び上部に設けられた正極123とを有する電池本体111と、有機物及び嫌気性微生物を含む泥層113と、泥層113の上に存在する水層114とを備えている。負極122は、泥層113中に配置され、正極123は、水層114中に配置されている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


産業排水及び家庭排水等に含まれる有機物が泥と共に、川底及び海底に堆積したいわゆるヘドロは、大きな問題となっている。このため、ヘドロを浄化する様々な方法が検討されている。さらに進んでヘドロを有効利用する方法についても検討されている。例えば、ヘドロをコンクリート化したり、肥料としたりすることが検討されている。また、微生物を用いてヘドロからメタノール又は水素等を生産することも検討されている。



微生物を用いてヘドロを有効利用する方法の1つに、微生物によりヘドロ中の有機物を分解して発電を行う微生物燃料電池がある(例えば、特許文献1を参照。)。微生物燃料電池は、微生物に有機物を分解させ、電子及びプロトンを発生させる。発生した電子を負極により捕集し、回路を通じて正極に移動させ、プロトン及び酸素と反応させて水を生成する。このサイクルを回すことにより、電力を取り出すことができる。同時に、微生物による有機物の分解が進むため、ヘドロの浄化を行うこともできる。

産業上の利用分野


本発明は、微生物燃料電池及び微生物発電方法に関し、特に有機物及び嫌気性微生物を含む泥を用いた微生物燃料電池及び微生物発電方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
少なくとも一部が有機物及び嫌気性微生物を含む泥層中に配置される微生物燃料電池であって、
絶縁性の保持体と、該保持体の下部に設けられた負極及び上部に設けられた正極とを有する電池本体を備え、
前記負極は、前記泥層中に配置され、
前記正極は、前記泥層の上に存在する水層中に配置されていることを特徴とする微生物燃料電池。

【請求項2】
前記保持体は、筒状であり、
前記負極及び前記正極は、それぞれ前記保持体の内壁面に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の微生物燃料電池。

【請求項3】
前記泥層における前記保持体の下端部における含水比は80%未満であることを特徴とする請求項2に記載の微生物燃料電池。

【請求項4】
前記電池本体は複数であり、
前記負極と前記正極とが順次直列に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の微生物燃料電池。

【請求項5】
前記負極及び前記正極は、それぞれ前記保持体の外表面に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の微生物燃料電池。

【請求項6】
前記泥層における前記負極が配置されている部分に混入された炭素粒子をさらに備えていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の微生物燃料電池。

【請求項7】
前記炭素粒子は、竹炭からなることを特徴とする請求項6に記載の微生物燃料電池。

【請求項8】
前記負極は、前記保持体に貼り付けられたカーボンクロス及び前記カーボンクロスを覆うカーボン層を有していることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の微生物燃料電池。

【請求項9】
前記水層中に投入された酸化カルシウムを含む酸素消費物質吸収材をさらに備えていることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の微生物燃料電池。

【請求項10】
前記酸素消費物質吸収材は、石炭灰造粒物であることを特徴とする請求項9に記載の微生物燃料電池。

【請求項11】
前記泥層に混入された酸化カルシウムを含むプロトン移動促進材をさらに備えていることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の微生物燃料電池。

【請求項12】
請求項1~11のいずれか1項に記載の微生物燃料電池と、
前記微生物燃料電池と直列に接続された補助電池とを備えていることを特徴とする電源装置。

【請求項13】
少なくとも一部が有機物及び嫌気性微生物を含む泥層中に配置される微生物燃料電池の発電方法であって、
絶縁性材料からなる保持体と、該保持体の下部に設けられた負極及び上部に設けられた正極とを有する電池本体を準備する工程と、
前記電池本体を、前記泥層中に前記負極が埋まり、前記泥層の上に存在する水層中に前記正極が位置するように配置する工程とを備えていることを特徴とする微生物発電方法。

【請求項14】
前記保持体は、筒状であり、
前記負極及び前記正極は、それぞれ前記保持体の内壁面に設けられていることを特徴とする請求項13に記載の微生物発電方法。

【請求項15】
前記電池本体を複数準備し、
複数の前記電池本体において前記負極と前記正極とを順次直列に接続することを特徴とする請求項14に記載の微生物発電方法。

【請求項16】
前記負極及び前記正極は、それぞれ前記保持体の外表面に設けられていることを特徴とする請求項13に記載の微生物発電方法。

【請求項17】
前記正極と負極との間に、補助電池と負荷とが直列に接続されていることを特徴とする請求項13~16のいずれか1項に記載の微生物発電方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011276150thum.jpg
出願権利状態 登録


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