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JP6547998B2 - Microbial fuel cell and power generation method in wet mud including mud sand - Google Patents
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JP6547998B2 - Microbial fuel cell and power generation method in wet mud including mud sand - Google Patents

Microbial fuel cell and power generation method in wet mud including mud sand Download PDF

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Description

本発明は、微生物を利用して発電する微生物燃料電池に関する。特に湿泥中に存在する微生物を利用して発電する微生物燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a microbial fuel cell that generates electricity using microorganisms. In particular, the present invention relates to a microbial fuel cell that generates electricity using microorganisms present in wet mud.

微生物燃料電池は、生物分解性基質で利用できるエネルギーの一部を電気へと変換するために微生物を触媒様に使用する燃料電池である。微生物燃料電池として、一方の電極(アノード電極)に有機物を分解して発生した電子を利用して、他方の電極(カソード電極)で酸素を還元することにより発電を行う燃料電池であり、微生物の有機物分解の代謝反応から電子を外部回路に取り出すことにより、微生物を触媒とした有機物の化学エネルギーから電気エネルギーを取り出すことができる。   A microbial fuel cell is a fuel cell that catalytically uses microorganisms to convert some of the energy available on the biodegradable substrate into electricity. A microbial fuel cell is a fuel cell that generates electricity by reducing oxygen with the other electrode (cathode electrode) using electrons generated by decomposing organic matter in one electrode (anode electrode). By taking out electrons from the metabolic reaction of decomposition of organic matter to an external circuit, it is possible to extract electric energy from the chemical energy of the organic matter catalyzed by the microorganism.

従来より、微生物燃料電池として、微生物を担持したアノード電極を使用した燃料電池(例えば、特許文献1参照)、有機物を分解する微生物を収容する第1の槽と、プロトン透過膜を介して該第1の槽に隣接する第2の槽とを備え、各槽には電極が配設された構成の燃料電池(例えば、特許文献2,3参照)等が報告されている。   Conventionally, as a microbial fuel cell, a fuel cell using an anode electrode carrying a microorganism (see, for example, Patent Document 1), a first tank containing a microorganism that decomposes an organic substance, and the proton-permeable membrane A fuel cell (for example, refer to Patent Documents 2 and 3) or the like which has a configuration in which a second tank adjacent to the first tank and an electrode are provided in each tank has been reported.

特開2013−239292号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-239292 特開2012−142250号公報JP 2012-142250 A 特開2013−84597号公報JP, 2013-84597, A

従来の微生物電池は、いずれの構造もアノード(酸化反応極)槽は嫌気的雰囲気を保つために、不活性ガスをパージして嫌気雰囲気下にする必要がある。また、アノード槽に酸素混入時には出力が低下する問題があった。また、高出力を得るために電極に特定の電流発生菌(代表的な菌としてシュワネラ属やジオバクター属)を固定化したり、発電に適した状態とするために、燃料となる有機物を含む原料に水分を添加して懸濁液化することなどが必要なため、高コスト化しているのが実状である。   In conventional microbial batteries, it is necessary to purge inert gas under an anaerobic atmosphere in order to maintain an anaerobic atmosphere in the anode (oxidation reaction electrode) tank in any structure. In addition, there is a problem that the output decreases when oxygen is mixed in the anode tank. In addition, in order to obtain a high output, a specific current-producing bacterium (a typical strain of the genus Schwanella or Diobacter) is immobilized on the electrode, or a raw material containing an organic matter to be a fuel to make it suitable for power generation. Since it is necessary to add water to make a suspension, it is the actual situation that the cost is increased.

一方、高い出力を必要としない用途(例えば、有機物処理を兼ねた発電)も存在するため、装置構成がシンプルで低コストである微生物電池が望まれていた。
かかる状況下、本発明の目的は、湿泥中に存在する微生物を利用して発電する微生物燃料電池を提供することである。
On the other hand, since there exist applications that do not require a high output (for example, power generation with organic substance processing), a microbial battery with a simple apparatus configuration and low cost has been desired.
Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a microbial fuel cell that generates electricity by utilizing microorganisms present in wet mud.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。   MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of repeating earnest research in order to solve the said subject, this inventor discovered that the following invention corresponded to the said objective, and came to this invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
<1> アノード電極と前記アノード電極に電気的に接続されるカソード電極とを備え、泥砂を含む湿泥における発電のための微生物燃料電池であって、前記泥砂を含む湿泥が干潟であり、前記アノード電極が有機物を分解して電子を産生する微生物を含む湿泥の内部に、当該アノード電極の周囲に泥砂によるアノードの研磨を抑制するための仕切りを設けて配置され、前記湿泥に含まれる微生物によって産生された電子をアノード電極で回収し、前記カソード電極が外部の酸素含有雰囲気に配置され(但し、前記アノード電極が前記仕切りに固定されている態様を除く。)、前記電子によりカソード電極において酸素を還元することによって発電する微生物燃料電池。
<2> 前記泥砂によるアノードの研磨を抑制するための仕切りが、上端及び下端が開放した円柱状プラスチックの仕切りである<1>に記載の微生物燃料電池。
<3> 微生物燃料電池を用いた、泥砂を含む湿泥における発電方法であって、前記泥砂を含む湿泥が干潟であり、前記微生物燃料電池は、アノード電極と前記アノード電極に電気的に接続されるカソード電極とを備え、前記アノード電極が有機物を分解して電子を産生する微生物を含む湿泥の内部に、当該アノード電極の周囲に泥砂によるアノードの研磨を抑制するための仕切りを設けて配置され(但し、前記アノード電極が前記仕切りに固定されている態様を除く。)、前記カソード電極が外部の酸素含有雰囲気に配置され、前記湿泥に含まれる微生物によって産生された電子をアノード電極で回収し、当該電子によりカソード電極において酸素を還元することによって発電する発電方法。
<4> 前記泥砂によるアノードの研磨を抑制するための仕切りが、上端及び下端が開放した円柱状プラスチックの仕切りである<3>に記載の発電方法。

That is, the present invention relates to the following inventions.
<1> A microbial fuel cell comprising an anode electrode and a cathode electrode electrically connected to the anode electrode, for producing electricity in wet mud containing mud sand , wherein the wet mud containing mud sand is a mudflat, The anode electrode is disposed inside a wet mud containing a microorganism that decomposes organic matter to produce electrons, and a partition is provided around the anode electrode to prevent polishing of the anode by the mud, and the wet mud contains The electrons produced by the microorganism are collected by the anode electrode, and the cathode electrode is placed in an external oxygen-containing atmosphere (except that the anode electrode is fixed to the partition) , the cathode by the electrons . A microbial fuel cell that generates electricity by reducing oxygen at an electrode.
<2> The microbial fuel cell according to <1>, wherein the partition for suppressing polishing of the anode by the mud sand is a partition of a cylindrical plastic whose upper and lower ends are open.
<3> A power generation method in wet mud containing mud sand using a microbial fuel cell, wherein the wet mud containing mud sand is a mudflat, and the microbial fuel cell is electrically connected to an anode electrode and the anode electrode. And the anode electrode is provided with a partition for preventing the polishing of the anode by the mud sand in the inside of the wet mud containing the microorganism which decomposes the organic matter and produces electrons. The cathode electrode is disposed in an external oxygen-containing atmosphere, and electrons generated by microorganisms contained in the wet mud are anode electrodes (except in the embodiment where the anode electrode is fixed to the partition). Power generation method to generate electricity by reducing oxygen at the cathode electrode with the electrons.
The electric power generation method as described in <3> whose partition for suppressing grinding | polishing of the anode by the <4> mud sand is a partition of the cylindrical plastic which the upper end and the lower end opened.

本発明の微生物燃料電池によれば、湿泥中の有機物を当該湿泥に含まれる微生物が分解することで発生する電子を外部回路に取り出すことによって発電することができる。また、それと同時に嫌気的な泥中の汚れを好気的分解と同じ仕組みで微生物により分解し浄化を促進することができる。   According to the microbial fuel cell of the present invention, power can be generated by taking out the electrons generated by the decomposition of the microorganisms contained in the wet mud to the organic substance in the wet mud to the external circuit. At the same time, anaerobic soil contamination can be decomposed by microorganisms in the same manner as aerobic decomposition to promote purification.

本発明の微生物燃料電池の概念図である。It is a conceptual diagram of the microbial fuel cell of the present invention. 本発明の微生物燃料電池に使用できる電極の一例の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of an example of the electrode which can be used for the microbial fuel cell of this invention. 本発明の微生物燃料電池の好適な実施形態の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the suitable embodiment of the microbial fuel cell of this invention. 有明海干潟で採取した湿泥を用いた発電結果である。It is a power generation result using the wet mud collected at Ariake Sea Tidal Flat. 有明海干潟での発電試験(発電量)の結果である。It is the result of the power generation test (power generation amount) in Ariake Sea Tidal Flat. 有明海干潟での発電試験(経時変化)の結果である。It is the result of the power generation test (change over time) in Ariake Sea Tidal Flat. インドネシア・スラバヤ市近郊の干潟での発電結果である。It is the result of power generation in a tidal flat near Surabaya city, Indonesia. 各種の湿泥を用いた発電試験の結果である。It is the result of the power generation test using various kinds of wet mud.

以下、本発明について例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and the like, but the present invention is not limited to the following examples and the like, and can be implemented with various modifications without departing from the scope of the present invention.

本発明の微生物燃料電池は、アノード電極と前記アノード電極に電気的に接続されるカソード電極とを備える微生物燃料電池であって、前記アノード電極が有機物を分解して電子を産生する微生物を含む湿泥の内部に配置され、前記湿泥に含まれる微生物によって産生された電子をアノード電極で回収し、当該電子によりカソード電極において酸素を還元することによって発電する微生物燃料電池である。図1に本発明の微生物電池の概念図を示す。   The microbial fuel cell of the present invention is a microbial fuel cell comprising an anode electrode and a cathode electrode electrically connected to the anode electrode, wherein the anode electrode is a wet type containing microorganisms that decompose organic matter to produce electrons. The microbial fuel cell is disposed inside the mud, and the electrons produced by the microorganisms contained in the wet mud are collected at the anode electrode, and the electrons are used to reduce oxygen at the cathode electrode to generate electricity. FIG. 1 shows a schematic view of the microbial battery of the present invention.

微生物のエネルギー獲得のための代謝反応は、電子供与体から電子受容体への電子の流れを伴う多数の酸化還元反応で構成されている。微生物の有機物分解の代謝反応から電子を外部回路に取り出すことにより、微生物を触媒とした有機物の化学エネルギーから電気エネルギーを取り出すことができる。
本発明の微生物燃料電池の特徴は、もともと湿泥に含まれる微生物を触媒として利用し、かつ、湿泥に含まれる有機物を燃料として利用することにある。すなわち、従来の微生物燃料電池と異なり、アノード電極に微生物を固定化したり、燃料である有機物を供給する必要がない。
本発明の微生物燃料電池は、対象なる湿泥の内部にアノード電極を配置し、アノード電極に電気的に接続されるカソード電極を酸化性雰囲気下に配置するというシンプルな構成で発電することができるため、低コストな発電システムとして使用できる。
また、湿泥は酸素透過性が低く、その内部は必然的に嫌気的な雰囲気にあるため、アノード電極の雰囲気を人工的に嫌気的に変える必要性がない。
The metabolic reaction for energy acquisition of microorganisms consists of a large number of redox reactions involving the flow of electrons from an electron donor to an electron acceptor. By taking out electrons from the metabolic reaction of decomposition of the organic matter of the microorganism to the external circuit, it is possible to extract electric energy from the chemical energy of the organic matter catalyzed by the microorganism.
A feature of the microbial fuel cell of the present invention is to use microorganisms originally contained in wet mud as a catalyst and to use organic substances contained in wet mud as a fuel. That is, unlike the conventional microbial fuel cell, there is no need to immobilize the microorganism on the anode electrode or to supply the organic substance as the fuel.
The microbial fuel cell of the present invention can generate power with a simple configuration in which the anode electrode is disposed inside the target wet mud, and the cathode electrode electrically connected to the anode electrode is disposed under the oxidizing atmosphere. Therefore, it can be used as a low cost power generation system.
In addition, since the wet mud has low oxygen permeability, and the inside is necessarily in an anaerobic atmosphere, there is no need to artificially change the atmosphere of the anode electrode anaerobically.

本発明の微生物燃料電池では、もともと湿泥に含まれる微生物が、好気性微生物による有機物の酸化分解と同じような仕組みで、嫌気的環境において有機物を分解することを可能にすると推測される。
好気性微生物が酸素を必要とするのは、人間が酸素を必要とする理由と同じであり、有機物の酸化によりエネルギーを獲得する際に発生した電子を、酸素の還元に使って消費する必要があるためである。すなわち、代謝で発生した電子を体外へ破棄できる環境を整えてあげると、好気的微生物と嫌気的微生物との共生によって泥中の有機物の分解を促進できることになる。
本発明の微生物燃料電池は、1)微生物が有機物を酸化分解し、2)酸化過程で発生した電子をアノード電極で回収し、3) その電子を酸素が存在する環境に配置されたカソード電極まで導き、4) そこで酸素を還元して電子を消費するものである。このようにして、発電と湿泥の浄化を同時に進行させることができる。
In the microbial fuel cell of the present invention, it is speculated that the microorganism originally contained in the wet mud makes it possible to decompose the organic matter in the anaerobic environment in a mechanism similar to the oxidative decomposition of the organic matter by the aerobic microorganism.
The reason why aerobic microorganisms require oxygen is the same as the reason why humans need oxygen, and it is necessary to consume the electrons generated when acquiring energy by oxidation of organic matter for oxygen reduction. It is because there is. That is, if an environment capable of discarding electrons generated by metabolism outside the body is prepared, it is possible to promote the decomposition of the organic matter in the mud by the symbiosis of the aerobic microorganism and the anaerobic microorganism.
In the microbial fuel cell of the present invention, 1) the microorganism oxidizes and decomposes the organic matter, 2) the electron generated in the oxidation process is collected by the anode electrode, and 3) the cathode electrode arranged in the environment where oxygen exists. Guide 4) to reduce oxygen and consume electrons. In this way, power generation and purification of wet mud can proceed simultaneously.

微生物は、栄養源がある至る所に生息している。低温・高温、高圧・低圧、酸性・アルカリ性などの厳しい条件をクリヤーして生息する微生物がおり、環境適応能力に優れる。湿泥の場合、その湿泥の環境に適した微生物が、泥から栄養源を得て生息している。
本発明の微生物燃料電池は、微生物の有機物分解の代謝反応から電子を外部回路に取り出すことにより、微生物を触媒とした有機物の化学エネルギーから電気エネルギーを取り出すことができる。更に同時に、嫌気的な泥中の汚れを好気的仕組みと同様にして微生物で分解し浄化を促進することも可能である。
Microorganisms inhabit all sources of nutrient sources. Microorganisms that live by clearing severe conditions such as low temperature, high temperature, high pressure, low pressure, acidity and alkalinity are superior in environmental adaptability. In the case of wet mud, microorganisms suitable for the environment of the wet mud are inhabited by obtaining a nutrient source from the mud.
The microbial fuel cell of the present invention can extract electric energy from the chemical energy of the organic matter catalyzed by the microorganism by taking out electrons to the external circuit from the metabolic reaction of the organic matter decomposition of the microorganism. Furthermore, at the same time, it is also possible to promote the decomposition and the purification by the microorganisms in the same manner as the aerobic mechanism, in the anaerobic soil.

本発明における「湿泥」は、イオン伝導性を有する程度の水分を含む泥であって、かつ、微生物にとって栄養分となる有機物を含むものを意味する。すなわち、「湿泥」であっても、滅菌され、微生物が存在しないものは、本発明における「湿泥」からは除外される。   The "wet mud" in the present invention means a mud containing water having a degree of ion conductivity and containing an organic matter serving as a nutrient for microorganisms. That is, even "wet mud" that is sterilized and free of microorganisms is excluded from the "wet mud" in the present invention.

本発明の微生物燃料電池は、湿泥の状態を制御する必要がなく、従来の微生物燃料電池のように密閉型セル構造を必要としないため、オープンセル型の電池とすることができる。そのため、本発明の微生物燃料電池は、汚泥処理施設に限定されずに、屋外の泥(家畜排泄物、水産養殖場の汚泥堆積物、干潟、河川敷の汚泥、ダム底の汚泥)にも適応可能である。
また、本発明の微生物燃料電池は、アノード電極とカソード電極といった最小限の構成でよいため、低コストでの発電と浄化が可能である。湿泥の状態によって発電量は異なるが、どのようなタイプの湿泥でも原則的に発電可能である。
The microbial fuel cell of the present invention does not need to control the state of wet mud, and does not require a closed cell structure as in conventional microbial fuel cells, so it can be an open cell type cell. Therefore, the microbial fuel cell of the present invention can be applied not only to sludge treatment facilities but also to outdoor mud (animal excrement, sludge deposits from aquaculture farmland, mud flats, riverbed sludge, sludge from the bottom of dams) It is.
In addition, since the microbial fuel cell of the present invention may have a minimum configuration such as an anode electrode and a cathode electrode, power generation and purification can be performed at low cost. Although the amount of power generation varies depending on the condition of the wet mud, any type of wet mud can be generated in principle.

本発明の微生物燃料電池では、アノード電極を配置する湿泥中に生息する細胞外電子伝達能を有する微生物がそのままの状態で使用される。すなわち、もともと湿泥に生息している微生物を微生物燃料電池の触媒として用いるため、微生物のコストも不要である。
使用される湿泥中の微生物は、有機物を分解し電子をアノード電極に直接的にもしくは間接的に放出する細胞外電子伝達能を有する微生物であればよく、偏性嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性細菌、耐酸素性細菌のいずれもが使用可能である。
In the microbial fuel cell of the present invention, a microorganism having an extracellular electron transfer ability, which inhabits in the wet mud in which the anode electrode is disposed, is used as it is. That is, since the microorganism originally inhabiting wet mud is used as a catalyst for the microbial fuel cell, the cost of the microorganism is also unnecessary.
The microorganism in the wet mud to be used may be any microorganism having an extracellular electron transfer ability that decomposes the organic matter and releases electrons directly or indirectly to the anode electrode. Any of bacteria, microaerobic bacteria and oxygen-resistant bacteria can be used.

以下、本発明の微生物燃料電池におけるアノード電極、カソード電極について、詳細に説明する。なお、アノード電極とカソード電極の区別をする必要がない場合には、これらを併せて「電極」と称す場合がある。   Hereinafter, the anode electrode and the cathode electrode in the microbial fuel cell of the present invention will be described in detail. In addition, when it is not necessary to distinguish an anode electrode and a cathode electrode, these may be collectively called an "electrode."

アノード電極としては、従来公知の微生物燃料電池におけるアノード電極と同様のものが原則使用可能である。
一方で、アノード電極は、有機物を分解して電子を産生する微生物を含む湿泥の内部に配置され、微生物による有機物の分解により発生する電子を回収する。そのため、アノード電極には、電子伝導性と共に、湿泥の内部の環境における耐久性があることが求められる。そのため、アノード電極を埋設する湿泥の環境、目的とする発電出力、発電期間、電極のコストなどを考慮して、適宜好適な電極を選択すればよい。
As the anode electrode, one similar to the anode electrode in conventionally known microbial fuel cells can be used in principle.
On the other hand, an anode electrode is arrange | positioned inside the wet mud containing the microorganisms which decompose | disassemble organic substance and produce an electron, and collect | recovers the electron which generate | occur | produces by decomposition | disassembly of the organic substance by microorganisms. Therefore, the anode electrode is required to have durability in the environment inside the wet mud as well as electron conductivity. Therefore, a suitable electrode may be appropriately selected in consideration of the environment of the wet mud in which the anode electrode is embedded, the target power generation output, the power generation period, the cost of the electrode, and the like.

アノード電極として、例えば、カーボン系電極、白金、チタンの非腐食性金属等を使用することができる。高効率に微生物による有機物の分解により発生する電子を回収できるように単位重量あたりの表面積が大きい電極であることが好ましい。
アノード電極として基材電極に、導電性微粒子を担持したものであってもよく、導電性微粒子を有することにより、微生物からアノード電極へ電子を伝達することを促進することができる。
For example, a carbon-based electrode, platinum, a non-corrosive metal of titanium, or the like can be used as the anode electrode. It is preferable that the electrode has a large surface area per unit weight so that the electrons generated by the decomposition of the organic matter by the microorganism can be recovered with high efficiency.
Conductive fine particles may be supported on a substrate electrode as an anode electrode, and the transfer of electrons from microorganisms to the anode electrode can be promoted by having the conductive fine particles.

図2にアノード電極として好適な一例となる電極の製造方法を示す。当該アノード電極は、耐腐食性の高いチタンを集電基材電極とし、これに多孔質カーボン粉末を加圧加熱により固定化して電極としたものである。加圧加熱により固定化されたカーボンベースの電極は、電子伝導性が高く、表面積が大きいため、電極性能に優れる。また、当該電極を構成するチタンとカーボンは化学的安定性に優れるため、湿泥の環境下においても溶出することがなく、環境負荷も小さい。また、カーボンは微生物との親和性も高いという利点もある。   FIG. 2 shows a method of manufacturing an electrode as an example suitable as an anode electrode. The said anode electrode makes titanium with high corrosion resistance the current collection base electrode, porous carbon powder is fixed to this by pressure heating, and it is used as an electrode. The carbon-based electrode immobilized by pressure heating has high electron conductivity and a large surface area, and thus is excellent in electrode performance. Moreover, since titanium and carbon which comprise the said electrode are excellent in chemical stability, it does not elute also under the environment of damp mud, and its environmental load is also small. Carbon also has the advantage of being highly compatible with microorganisms.

なお、上述のとおり、本発明の微生物燃料電池は、もともと湿泥に含まれる微生物を利用して、湿泥に含まれる有機物を微生物が分解により発生する電子をアノード電極で回収して発電するものであり、微生物を固定化していない非修飾の電極を使用できることに特徴のひとつがあるが、より電極の機能性(例えば、出力や耐久性)を高めるために修飾電極を使用してもよい。
このような修飾電極として、例えば、湿泥に含まれる微生物と異なる微生物を固定化した電極、メディエーターを固定化した電極等が挙げられる。
In addition, as described above, the microbial fuel cell of the present invention utilizes the microorganisms originally contained in the wet mud to recover the electrons generated by the decomposition of the organic matter contained in the wet mud by the anode electrode to generate electricity. One of the features is that it is possible to use a non-modified electrode on which microorganisms are not immobilized, but a modified electrode may be used in order to further enhance the functionality (for example, output and durability) of the electrode.
As such a modified electrode, for example, an electrode on which a microorganism different from the microorganism contained in wet mud is immobilized, an electrode on which a mediator is immobilized, and the like can be mentioned.

湿泥中において、アノード電極を配置する位置は、原理的にはカソード電極との電位差が発生すればよく、カソード電極が配置される雰囲気より酸素濃度が低い環境であればよい。但し、単一電池構造(アノード電極とカソード電極の1組のペア)の実用的な電圧(例えば、〜0.5V)を得るためには、アノード電極は嫌気的雰囲気であることが必要である。泥中は酸素が透過しにくく、また湿泥の表面層近傍の微生物によって酸素が消費される。そのため、湿泥の数cm下は酸素が届かなく、実質的な嫌気的雰囲気である。湿泥の状態にもよるが、実質的な嫌気的雰囲気となるのは、通常、5cm程度である。
また、そのままでは酸素が拡散して嫌気的雰囲気となっていない深さであっても、不活性ガスでバブリングしたり、湿泥の表面に酸素非透過のフィルムを貼付したりすることにより、酸素濃度を低減させれば、実用的な電圧(例えば、〜0.5V)での発電は可能である。
また、干潟などの泥砂によって電極が研磨される場合は、アノード電極の周りを円柱状のもので仕切りを設置することで、横側の泥砂の動きを抑制し、アノード電極の研磨を抑制することが可能である。
In the wet mud, the position at which the anode electrode is disposed may in principle be a potential difference with the cathode electrode, as long as the oxygen concentration is lower than the atmosphere in which the cathode electrode is disposed. However, in order to obtain a practical voltage (for example, -0.5 V) of a single cell structure (one pair of an anode electrode and a cathode electrode), the anode electrode needs to be in an anaerobic atmosphere. . In the mud, oxygen is difficult to permeate, and oxygen is consumed by microorganisms near the surface layer of the wet mud. Therefore, oxygen does not reach a few cm below the wet mud, which is a substantial anaerobic atmosphere. Although it depends on the condition of the wet mud, it is usually about 5 cm to become a substantial anaerobic atmosphere.
In addition, even at a depth where oxygen does not diffuse as it is and it does not become an anaerobic atmosphere, oxygen is bubbled by inert gas or oxygen non-permeable film is attached to the surface of wet mud, If the concentration is reduced, power generation at a practical voltage (for example, -0.5 V) is possible.
In addition, when the electrode is polished by mud sand such as a tidal flat, by installing a partition with a cylindrical thing around the anode electrode, the movement of the mud sand on the side is suppressed to suppress the polishing of the anode electrode. Is possible.

カソード電極は、アノード電極と電気的に接続され、アノード電極から外部回路を介して供給された電子により、酸素を還元して水を生成する。カソード電極は酸素が存在する溶液中もしくは気液界面に配置される。
カソード電極として、例えば、カーボン系電極、白金、チタンの非腐食性金属等を使用することができる。高効率に微生物による有機物の分解により発生する電子を回収できるように単位重量あたりの電極表面積が大きい電極であることが好ましい。
酸素還元の反応場を多くするため、カソード電極は高面積の電極であることが好ましい。また、酸素還元の触媒活性を高めるために、金属触媒微粒子(例えば、白金微粒子やパラジウム微粒子)が担持された電極が好適な電極のひとつとして挙げられる。
The cathode electrode is electrically connected to the anode electrode, and the electrons supplied from the anode electrode through an external circuit reduce oxygen to generate water. The cathode electrode is disposed in a solution in which oxygen is present or at a gas-liquid interface.
As the cathode electrode, for example, a carbon-based electrode, platinum, a non-corrosive metal of titanium, or the like can be used. It is preferable that the electrode has a large electrode surface area per unit weight so that the electrons generated by the decomposition of the organic matter by the microorganism can be collected with high efficiency.
In order to increase the number of reaction sites for oxygen reduction, the cathode electrode is preferably a large area electrode. Moreover, in order to raise the catalytic activity of oxygen reduction, the electrode by which metal catalyst microparticles | fine-particles (for example, platinum microparticles | fine-particles and palladium microparticles | fine-particles) were carry | supported is mentioned as one of the suitable electrodes.

本発明の微生物燃料電池の好適な態様のひとつは、カソード電極が前記湿泥の外部の酸素含有雰囲気に配置されている構成である。その代表的な構成は、図1に示すようにアノード電極を湿泥内部に配置し、カソード電極を湿泥表面に接するように配置する構成である。このように、アノード電極、カソード電極及び両電極を接続する導線という非常にシンプルな構成で、湿泥中の有機物を分解して、湿泥を浄化しつつ、発電を行うことができる。   One of the preferable embodiments of the microbial fuel cell of the present invention is a constitution in which a cathode electrode is disposed in an oxygen-containing atmosphere outside the wet mud. As a typical configuration, as shown in FIG. 1, the anode electrode is disposed inside the wet mud, and the cathode electrode is placed in contact with the surface of the wet mud. Thus, power generation can be performed while decomposing the organic matter in the wet mud and purifying the wet mud with a very simple configuration of the anode electrode, the cathode electrode, and the conducting wire connecting the both electrodes.

また、本発明の微生物燃料電池において、より効率的に発電を行う場合には、アノード電極とカソード電極における酸素濃度差を大きくし、抵抗を低減させるためにアノード電極とカソード電極の距離を短くする構成を採用することが好ましい。   Further, in the microbial fuel cell of the present invention, when generating power more efficiently, the oxygen concentration difference between the anode electrode and the cathode electrode is increased, and the distance between the anode electrode and the cathode electrode is shortened to reduce resistance. It is preferable to adopt the configuration.

このような構成を有する本発明の微生物燃料電池の一態様として、図3に模式図を示すセル構成を有する微生物燃料電池が挙げられる。
図3に示す微生物燃料電池は、アノード電極とカソード電極以外に、アノード電極、カソード電極の接触を防ぐ隔膜(セパレータ)と、ガス非透過性の二重チューブ状容器から構成される。二重チューブ状容器のうち、内側のチューブ状容器には電解質溶液(例えば、NaCl溶液)が蓄えられ、その中にカソード電極が配置される。また、外側のチューブ状容器には不活性ガスが流通できるように設計されており、必要に応じて不活性ガスを供給できる構成である。
As one aspect of the microbial fuel cell of the present invention having such a configuration, a microbial fuel cell having a cell configuration schematically shown in FIG. 3 can be mentioned.
The microbial fuel cell shown in FIG. 3 comprises, in addition to the anode electrode and the cathode electrode, a diaphragm (separator) for preventing the anode electrode and the cathode electrode from coming in contact with each other and a double tube container which is impermeable to gas. Among the double tubular containers, an inner tubular container stores an electrolyte solution (for example, a NaCl solution), in which a cathode electrode is disposed. In addition, the outer tube-shaped container is designed to allow the flow of the inert gas, and the inert gas can be supplied as needed.

図3において、アノード電極とカソード電極とはセパレータを介して、アノード電極は湿泥中に配置され、カソード電極は容器内の電解質溶液(NaCl溶液)中に配置される。セパレータは、カチオン交換膜等のプロトン(H+)を選択的に透過するように構成され、例えば、水素燃料電池などのセパレータとして用いられるナフィオン膜などが挙げられる。また多少の酸素透過性の膜であっても速いプロトン移動が期待できるアラミド不織紙や和紙なども挙げられる。より電気抵抗を減らすためには、アノード電極とカソード電極とをセパレータに接するように配置することが好ましい。
図3に示すようにカソード電極が配置される内側のチューブ状容器は開放されており、空気中の酸素が溶存して供給される。なお、電解質溶液にはバブリングにより強制的に酸素供給してもよい。
In FIG. 3, the anode electrode and the cathode electrode are disposed in the wet mud via the separator, and the cathode electrode is disposed in the electrolyte solution (NaCl solution) in the container. The separator is configured to selectively transmit protons (H + ) such as cation exchange membranes, and examples thereof include Nafion membranes used as separators for hydrogen fuel cells and the like. Other examples include aramid non-woven paper and Japanese paper, which can be expected to move protons quickly even with some oxygen permeable membranes. In order to further reduce the electrical resistance, it is preferable to dispose the anode electrode and the cathode electrode in contact with the separator.
As shown in FIG. 3, the inner tubular container in which the cathode electrode is disposed is open, and oxygen in air is dissolved and supplied. Note that oxygen may be forcibly supplied to the electrolyte solution by bubbling.

また、上述のように外側のチューブ状容器には不活性ガスが流通できるように設計されており、湿泥表面から湿泥内部へ酸素が供給することを防ぐことができる。そのため、そのままでは湿泥表面から酸素が拡散して嫌気的雰囲気ならない湿泥の深さ(例えば、5cm未満)にアノード電極を配置した場合であっても、不活性ガスが流通により嫌気性雰囲気とすることができるので、実用的な電圧(例えば、〜0.5V)での発電が可能となる。   Further, as described above, the outer tubular container is designed to allow the inert gas to flow, and oxygen can be prevented from being supplied from the surface of the wet mud to the inside of the wet mud. Therefore, even if the anode electrode is disposed at a depth (for example, less than 5 cm) of the wet mud where the oxygen diffuses from the wet mud surface and the anaerobic atmosphere does not occur, the inert gas flows through the anaerobic atmosphere. Power generation at a practical voltage (for example, .about.0.5 V).

以上、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。   As described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters not explicitly disclosed, such as operating conditions and conditions, various parameters, dimensions of components, weights, volumes, etc., deviate from the range normally practiced by those skilled in the art. And those skilled in the art will employ values that can easily be envisioned.

本発明の微生物燃料電池は、例えば以下に用いることもできる。
(1)下水汚泥処理:下水汚泥処理に必要とされる電力の補助電源
(2)環境モニター:土壌の状態によって発電量が変化することを利用した環境センサ。自立発電型であるため、発電した電気を無線送信機の電源に使用できて広域の環境を自動でモニターできる。
(3)ヘドロの浄化促進と発電:川底やダム底や養殖池底、海底などのヘドロ底にアノード電極を設置することで、酸素が届かなくて分解が促進されない泥中の有機沈殿物を分解し、なおかつ電力を得る。
(4)メタン発酵後の汚泥からの発電:メタン発酵後の汚泥からでも、さらに発電が可能であることを確認している。
(5)土壌改質:栄養過多の土壌に設置することで、酸素が届きにくい泥中の過多の栄養分の除去を促進する。
(6)ロボットの電源:小型ロボットの動力源として用いる。
The microbial fuel cell of the present invention can also be used, for example, in the following.
(1) Sewage sludge treatment: Auxiliary power source of electric power required for sewage sludge treatment (2) Environment monitor: An environmental sensor using the change of power generation amount depending on the condition of soil. Since it is a self-sustaining type, the generated electricity can be used as a power source of a wireless transmitter, and a wide area environment can be automatically monitored.
(3) Promotion of sludge purification and power generation: By installing an anode electrode on the bottom of the river, dam bottom, aquaculture pond bottom, bottom of the sea, etc., decomposition of organic precipitates in the mud where oxygen does not reach and decomposition is not promoted And get power.
(4) Power generation from sludge after methane fermentation: It has been confirmed that power generation is possible even from sludge after methane fermentation.
(5) Soil remediation: By installing in soil with excess nutrient, it promotes the removal of excess nutrients in the mud that oxygen is difficult to reach.
(6) Power supply of robot: Used as a power source of a small robot.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Although an Example is given to the following and this invention is more concretely demonstrated to it, this invention is not limited to these.

(実施例1)
有明海干潟の湿泥5mL程度を50mLのサンプル瓶に採取し、図3に準じる構成を有する微生物燃料電池セルを使用して発電試験を行った。なお、アノード電極を埋設した深さは1cm、測定温度は20℃である。発電結果を図4に示す。最大電圧は0.32Vであり、見かけの電極面積1m2あたりに換算した最大電力は約600mWであった。
Example 1
About 5 mL of wet mud of Ariake Sea Flats was collected in a 50 mL sample bottle, and a power generation test was performed using a microbial fuel cell having a configuration according to FIG. The depth at which the anode electrode was embedded was 1 cm, and the measurement temperature was 20 ° C. The power generation results are shown in FIG. The maximum voltage was 0.32 V, and the maximum power converted to an apparent electrode area of 1 m 2 was about 600 mW.

使用したアノード電極、カソード電極及びセパレータは以下の通りである。
(アノード電極)
多孔質炭素としてのケッチンブラック(1300m2/g)を0.05gならびにバインダーとしての1.5gのポリビニリデンフロライドを30mLのN-メチル-2-ピロリジノンに分散して作製したカーボンペーストを、10mm×10mmのチタンメッシュ(100メッシュ/インチ、厚さ0.1mm)の両面に塗布後、図2に示す方法で電極とした。塗布後のチタンメッシュの重量を除いた乾燥重量は5〜8mgであった。
(カソード電極)
カソード電極もアノード電極と同じように作製した。
(セパレータ)
アラミド不織紙を用いた。
The anode electrode, cathode electrode and separator used are as follows.
(Anode electrode)
A carbon paste prepared by dispersing 0.05 g of kettin black (1300 m 2 / g) as porous carbon and 1.5 g of polyvinylidene fluoride as a binder in 30 mL of N-methyl-2-pyrrolidinone, 10 mm After applying on both sides of titanium mesh (100 mesh / inch, thickness 0.1 mm) of × 10 mm, it was used as an electrode by the method shown in FIG. The dry weight excluding the weight of the titanium mesh after application was 5 to 8 mg.
(Cathode electrode)
The cathode electrode was also prepared in the same manner as the anode electrode.
(Separator)
Aramid non-woven paper was used.

(比較例)
加熱滅菌処理(90℃を2回)を施した湿泥を用いて、上記実施例と同一の電極配置、同一の条件で発電を試みたところ、全く発電しなかった。
実施例の湿泥には、特別の微生物を添加していないため、本発明の微生物燃料電池における発電には、採取した湿泥にもともと生息している微生物が触媒として機能していることが確認された。
(Comparative example)
When heat generation was attempted under the same conditions of the same electrode arrangement and conditions as the above example using wet mud subjected to heat sterilization (twice 90 ° C.), no power was generated at all.
Since no special microorganism is added to the wet mud of the example, it is confirmed that the microorganism originally present in the collected wet mud functions as a catalyst for power generation in the microbial fuel cell of the present invention It was done.

(実施例2)
有明海干潟に以下のアノード電極、カソード電極を設置して、オープンセル型の発電試験をおこなった。結果を図5に示す。なお、アノード電極は、干潟泥表面から25cmの深さに設置し、測定の間、そのままの状態とした。また、泥砂によりアノード電極が研磨されることによる劣化を防ぐために、直径30cm程度の円柱状プラスチック(上下の空いている状態)でアノード電極周辺を囲った(図5、「囲い有」)。また、囲いがない場合についても測定した(図5、「囲い無」)。カソード電極は、測定の都度(約2週間に一度の測定)、干潟上の海水に設置した。
図5の測定時は、気温は25℃であった。最大電圧は約0.35Vであり、見かけの電極面積1m2あたりに換算した最大電力は350〜500mWであった。
また、図6は2013年8月からの電力の経時変化を外気温ならびに干潟泥温度、前日の天気と合わせて示した。なお、測定結果はアノード電極の囲いをつけた場合である。外気温と泥温度が低下すると発電量も低下する傾向を示したものの、年間を通じて発電することが確かめられた。しかしながら、それ以外の発電に影響を及ぼす要因もあることが解った。
(Example 2)
The following anode and cathode electrodes were installed in Ariake Sea Tidal Flat, and an open cell power generation test was conducted. The results are shown in FIG. The anode electrode was placed at a depth of 25 cm from the surface of the mud mud and kept as it was during the measurement. Moreover, in order to prevent the deterioration due to the polishing of the anode electrode by mud sand, the periphery of the anode electrode was surrounded by a cylindrical plastic with a diameter of about 30 cm (upper and lower vacant state) (FIG. 5, “enclosed”). Moreover, it measured also about the case where there is no enclosure (FIG. 5, "an enclosure nothing"). The cathode electrode was placed in seawater on a tidal flat each time of measurement (measurement about once every two weeks).
At the time of the measurement of FIG. 5, the air temperature was 25.degree. The maximum voltage was about 0.35 V, and the maximum power converted to an apparent electrode area of 1 m 2 was 350 to 500 mW.
Also, Fig. 6 shows the time-dependent change of the power from August 2013, together with the outside air temperature, mud temperature, and the weather of the previous day. In addition, a measurement result is a case where the enclosure of an anode electrode is attached. Although the amount of electricity generated decreased as the outside air temperature and mud temperature decreased, it was confirmed that electricity was generated throughout the year. However, it turned out that there are other factors that affect power generation.

使用したアノード電極、カソード電極は以下の通りである。なお、セパレータは使用しなかった。
(アノード電極)
多孔質炭素としてのケッチンブラック(1300m2/g)を0.05gならびにバインダーとしての1.5gのポリビニリデンフロライドを30mLのN-メチル-2-ピロリジノンに分散して作製したカーボンペーストを、25mm×100mmのチタンメッシュ(100メッシュ/インチ、厚さ0.1mm)の両面に塗布後、図2に示す方法で電極としたものである。塗布後のチタンメッシュの重量を除いた乾燥重量は0.13〜0.20gであった。
(カソード電極)
カソード電極もアノード電極と同じように作製した。
The anode electrode and cathode electrode which were used are as follows. The separator was not used.
(Anode electrode)
A carbon paste prepared by dispersing 0.05 g of kettin black (1300 m 2 / g) as porous carbon and 1.5 g of polyvinylidene fluoride as a binder in 30 mL of N-methyl-2-pyrrolidinone, 25 mm After applying on both sides of titanium mesh (100 mesh / inch, thickness 0.1 mm) of × 100 mm, an electrode was formed by the method shown in FIG. The dry weight excluding the weight of the applied titanium mesh was 0.13 to 0.20 g.
(Cathode electrode)
The cathode electrode was also prepared in the same manner as the anode electrode.

(実施例3)
インドネシア・スラバヤ市近郊の干潟に以下のアノード電極、カソード電極を設置して、オープンセル型の発電試験をおこなった。結果を図7に示す。なお、アノード電極は、泥表面から25cmの深さに設置した。カソード電極は、干潟上の海水に設置した。気温は29〜31℃であった。最大電圧は0.3V前後であり、見かけの電極面積1m2あたりに換算した最大電力は約600mWであった。有明海干潟での測定結果と同等の発電が得られることが解った。
(Example 3)
The following anode and cathode electrodes were installed in a tidal flat near Surabaya, Indonesia, and an open cell power generation test was conducted. The results are shown in FIG. In addition, the anode electrode was installed in the depth of 25 cm from the mud surface. The cathode electrode was placed in seawater on a tidal flat. The temperature was 29-31 ° C. The maximum voltage was about 0.3 V, and the maximum power converted to an apparent electrode area of 1 m 2 was about 600 mW. It turned out that power generation equivalent to the measurement result in Ariake Sea Tidal Flat can be obtained.

使用したアノード電極、カソード電極は以下の通りである。なお、セパレータは使用しなかった。
(アノード電極)
多孔質炭素としてのケッチンブラック(1300m2/g)を0.05gならびにバインダーとしての1.5gのポリビニリデンフロライドを30mLのN-メチル-2-ピロリジノンに分散して作製したカーボンペーストを、25mm×100mmのチタンメッシュ(100メッシュ/インチ、厚さ0.1mm)の両面に塗布後、図2に示す方法で電極としたものである。塗布後のチタンメッシュの重量を除いた乾燥重量は0.13〜0.20gであった。
(カソード電極)
カソード電極もアノード電極と同じように作製した。
The anode electrode and cathode electrode which were used are as follows. The separator was not used.
(Anode electrode)
A carbon paste prepared by dispersing 0.05 g of kettin black (1300 m 2 / g) as porous carbon and 1.5 g of polyvinylidene fluoride as a binder in 30 mL of N-methyl-2-pyrrolidinone, 25 mm After applying on both sides of titanium mesh (100 mesh / inch, thickness 0.1 mm) of × 100 mm, an electrode was formed by the method shown in FIG. The dry weight excluding the weight of the applied titanium mesh was 0.13 to 0.20 g.
(Cathode electrode)
The cathode electrode was also prepared in the same manner as the anode electrode.

(実施例4)
干潟の湿泥以外のモデル湿泥を用い、図3に準じる構成を有する微生物燃料電池セルを使用して発電試験を行った。結果を図8に示す。モデル湿泥として、土や動物の排泄物などについても水を加えて泥状で使用した。なお、アノード電極を埋設した深さは、1cm、測定温度は15〜20℃である。図8の結果からも解るように、有機物が多量に含まれており微生物が多く生息している泥がより高い発電を示した。このことは、本発明の微生物燃料電池が泥の汚染度を測定する環境測定への応用が可能であることを示す。
(Example 4)
A power generation test was conducted using a microbial fuel cell having a configuration according to FIG. 3 using a model wet mud other than the mud mud of a tidal flat. The results are shown in FIG. As model wet mud, water was also added to soil and excrement of animals and used as mud. The depth at which the anode electrode is embedded is 1 cm, and the measurement temperature is 15 to 20 ° C. As understood from the results of FIG. 8, the mud containing a large amount of organic matter and having a large amount of microorganisms inhabited showed higher power generation. This indicates that the microbial fuel cell of the present invention can be applied to environmental measurement to measure the degree of mud contamination.

使用したアノード電極、カソード電極及びセパレータは以下の通りである。
(アノード電極)
多孔質炭素としてのケッチンブラック(1300m2/g)を0.05gならびにバインダーとしての1.5gのポリビニリデンフロライドを30mLのN-メチル-2-ピロリジノンに分散して作製したカーボンペーストを、10mm×10mmのチタンメッシュ(100メッシュ/インチ、厚さ0.1mm)の両面に塗布後、図2に示す方法で電極とした。塗布後のチタンメッシュの重量を除いた乾燥重量は5〜8mgであった。
(カソード電極)
カソード電極もアノード電極と同じように作製した。
(セパレータ)
アラミド不織紙を用いた
The anode electrode, cathode electrode and separator used are as follows.
(Anode electrode)
A carbon paste prepared by dispersing 0.05 g of kettin black (1300 m 2 / g) as porous carbon and 1.5 g of polyvinylidene fluoride as a binder in 30 mL of N-methyl-2-pyrrolidinone, 10 mm After applying on both sides of titanium mesh (100 mesh / inch, thickness 0.1 mm) of × 10 mm, it was used as an electrode by the method shown in FIG. The dry weight excluding the weight of the titanium mesh after application was 5 to 8 mg.
(Cathode electrode)
The cathode electrode was also prepared in the same manner as the anode electrode.
(Separator)
Aramid non-woven paper was used

本発明の微生物燃料電池は、微生物固定化電極を使用せずとも、湿泥中に存在する微生物を利用して発電することができるので、低コストの発電デバイスであり、例えば、水処理・環境分野(工場廃水、下水汚泥、川底やダム底の汚泥、養殖池底や海底の汚泥、広域環境測定、家畜排泄物の処理、途上国での汚泥処理、バイオマス、地中から吹き出した湿泥)、農業分野(土壌改質)、ロボット分野(エネルギー源)等への応用が期待できる。   The microbial fuel cell of the present invention is a low cost power generation device because it can generate electricity using microorganisms present in wet mud without using a microorganism-immobilized electrode, for example, water treatment / environment Field (plant wastewater, sewage sludge, sludge in riverbed and dam bottom, sludge in aquaculture pond bottom and bottom, regional environmental measurement, treatment of livestock excrement, sludge processing in developing countries, biomass, wet mud sprayed from underground) It can be expected to be applied to agriculture field (soil remediation), robot field (energy source), etc.

Claims (4)

アノード電極と前記アノード電極に電気的に接続されるカソード電極とを備え、泥砂を含む湿泥における発電のための微生物燃料電池であって、
前記泥砂を含む湿泥が干潟であり、
前記アノード電極が有機物を分解して電子を産生する微生物を含む湿泥の内部に、当該アノード電極の周囲に泥砂によるアノードの研磨を抑制するための仕切りを設けて配置され(但し、前記アノード電極が前記仕切りに固定されている態様を除く。)、前記湿泥に含まれる微生物によって産生された電子をアノード電極で回収し、前記カソード電極が外部の酸素含有雰囲気に配置され、前記電子によりカソード電極において酸素を還元することによって発電することを特徴とする微生物燃料電池。
What is claimed is: 1. A microbial fuel cell comprising an anode electrode and a cathode electrode electrically connected to the anode electrode, for generating electricity in mud containing mud sand,
The wet mud including the mud sand is a tidal flat,
The anode electrode is disposed inside a wet mud containing a microorganism that decomposes organic matter to produce electrons, and a partition for suppressing polishing of the anode by mud sand is provided around the anode electrode (provided that the anode electrode is not Excluding electrons fixed to the partition). Electrons produced by microorganisms contained in the wet mud are collected by the anode electrode, the cathode electrode is placed in an external oxygen-containing atmosphere, and the electrons are cathode A microbial fuel cell characterized by generating electricity by reducing oxygen at an electrode.
前記泥砂によるアノードの研磨を抑制するための仕切りが、上端及び下端が開放した円柱状プラスチックの仕切りである請求項1に記載の微生物燃料電池。   The microbial fuel cell according to claim 1, wherein the partition for suppressing the polishing of the anode by the mud sand is a partition of a cylindrical plastic whose upper and lower ends are open. 微生物燃料電池を用いた、泥砂を含む湿泥における発電方法であって、
前記泥砂を含む湿泥が干潟であり、
前記微生物燃料電池は、アノード電極と前記アノード電極に電気的に接続されるカソード電極とを備え、
前記アノード電極が有機物を分解して電子を産生する微生物を含む湿泥の内部に、当該アノード電極の周囲に泥砂によるアノードの研磨を抑制するための仕切りを設けて配置され(但し、前記アノード電極が前記仕切りに固定されている態様を除く。)、前記カソード電極が外部の酸素含有雰囲気に配置され、
前記湿泥に含まれる微生物によって産生された電子をアノード電極で回収し、当該電子によりカソード電極において酸素を還元することによって発電することを特徴とする発電方法。
A method of generating electricity in wet mud containing mud sand using a microbial fuel cell, comprising:
The wet mud including the mud sand is a tidal flat,
The microbial fuel cell comprises an anode electrode and a cathode electrode electrically connected to the anode electrode,
The anode electrode is disposed inside a wet mud containing a microorganism that decomposes organic matter to produce electrons, and a partition for suppressing polishing of the anode by mud sand is provided around the anode electrode (provided that the anode electrode is not Except that the cathode is fixed to the partition) , the cathode electrode is disposed in an external oxygen-containing atmosphere,
An electric power generation method characterized in that electrons generated by microorganisms contained in the wet mud are collected at an anode electrode, and oxygen is reduced at the cathode electrode by the electrons to generate electric power.
前記泥砂によるアノードの研磨を抑制するための仕切りが、上端及び下端が開放した円柱状プラスチックの仕切りである請求項3に記載の発電方法。   The power generation method according to claim 3, wherein the partition for suppressing the polishing of the anode by the mud sand is a partition of a cylindrical plastic whose upper and lower ends are open.
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