(57)【要約】【課題】電解液から容易に取り出すことが可能な電極ユニット及びそれを用いた液体処理システムを提供すること。【解決手段】電極ユニット１０は、酸素が存在する中空部２１の少なくとも一部を包囲し、かつ、中空部２１に存在する酸素と接触するように設けられた正極４１を有する複数の中空電極２０を備える。各中空電極２０の正極４１は互いに電気的に接続されている。電極ユニット１０は変形するように構成されている。液体処理システム５０は電極ユニット１０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素が存在する中空部の少なくとも一部を包囲し、かつ、前記中空部に存在する酸素と接触するように設けられた正極を有する複数の中空電極を備え、
各中空電極の前記正極は互いに電気的に接続されており、
変形するように構成されている、電極ユニット。
【請求項２】
前記複数の中空電極の内、隣接する中空電極の間において屈曲するように構成されている、請求項１に記載の電極ユニット。
【請求項３】
前記複数の中空電極の内、隣接する中空電極の間において同一方向にそれぞれ屈曲し、ロール状に巻き取られるように構成されている、請求項２に記載の電極ユニット。
【請求項４】
交互に折り畳まれるように構成されている、請求項２に記載の電極ユニット。
【請求項５】
前記各中空電極は同一方向に回転するように構成され、
各中空電極の相対的な位置が変位するように構成されている、請求項１に記載の電極ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極ユニットと、
有機性物質を含む電解液を収容する電解液槽と、
を備え、
前記各中空電極は、微生物を担持し、前記正極と電気的に接続された負極をさらに備え、
前記各中空電極は前記電解液と接触している、液体処理システム。
【請求項７】
前記電極ユニットは、前記電解液の液面と同一平面方向に変形するように構成されている請求項６に記載の液体処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極ユニット及び液体処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、持続可能なエネルギーとして、バイオマスを利用して発電をする微生物燃料電池が注目されている。微生物燃料電池は、生活廃水や工場廃水に含まれる有機性物質の化学エネルギーを電気エネルギーに変換しつつ、その有機性物質を酸化分解して処理する廃水処理装置である。そして、微生物燃料電池は、汚泥の発生が少なく、さらにエネルギー消費が少ない特徴を有する。
【０００３】
微生物燃料電池は、微生物を担持する負極と、酸素を含む気相及び電解液（廃水）に接触する正極とを有する。そして、有機性物質などを含有する電解液を負極に供給するとともに、酸素を含んだ気体を正極に供給する。負極及び正極は、負荷回路を介して相互に接続されることにより閉回路を形成する。負極では、微生物の触媒作用により電解液から水素イオン及び電子が生成する。そして、生成した水素イオンは電解液を介して正極へ移動し、電子は負荷回路を介して正極へ移動する。負極から移動した水素イオン及び電子は正極において酸素と結合し、水となって消費される。その際に、微生物燃料電池は、閉回路に流れる電気エネルギーを回収する。
【０００４】
ところで、微生物燃料電池の稼働時間が長くなると、バイオフィルムの増殖及びスケールの堆積などによって、正極及び負極に付着する付着物が増加する傾向にある。このような付着物が正極及び負極の表面で増加すると、正極及び負極での化学反応が阻害され、電気エネルギー回収効率及び処理水質が低下するおそれがある。
【０００５】
ここで、特許文献１には、エネルギー回収効率を低下させずに、劣化した隔膜及び／又は正電極が交換可能な微生物燃料電池が記載されている。特許文献１に記載の微生物燃料電池は、有機性基質に浸漬して嫌気性微生物を担持させる負電極を備えている。また、微生物燃料電池は、少なくとも一部分がイオン透過性隔膜で形成された外殻と入出孔とを有する密閉型中空カセット内に電解液と共に封入し又はカセットの隔膜の内側に結合して有機性基質中に差し込む正電極を備えている。そして、微生物燃料電池は、入出孔経由でカセット内に酸素を供給しつつ負電極及び正電極を電気的に接続する回路経由で電気を取り出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１６４５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の微生物燃料電池によれば、エネルギー回収効率を低下させずに、劣化した隔膜及び／又は正電極が交換可能である。しかしながら、微生物燃料電池は、電解液の浄化効率を向上させるため、数メートルの大きさの電極が用いられる場合がある。ところが、このような大きな電極が用いられた場合、電極を電解液から引き上げるために、電解液の液面上に電極の大きさ以上のスペースが必要となる。屋根を有する建造物内に大型の微生物燃料電池を設置する場合には、このようなスペースを確保するための費用が負担となってしまう。また、上記のように大きな電極を電解液の中から引き上げるために、電極よりも大きな装置を準備する必要もある。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、電解液から容易に取り出すことが可能な電極ユニット及びそれを用いた液体処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る電極ユニットは、酸素が存在する中空部の少なくとも一部を包囲し、かつ、中空部に存在する酸素と接触するように設けられた正極を有する複数の中空電極を備える。各中空電極の正極は互いに電気的に接続されている。電極ユニットは変形するように構成されている。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第二の態様に係る液体処理システムは、電極ユニットと、有機性物質を含む電解液を収容する電解液槽と、を備える。各中空電極は、微生物を担持し、正極と電気的に接続された負極をさらに備える。そして、各中空電極は電解液と接触している。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、電解液から容易に取り出すことが可能な電極ユニット及びそれを用いた液体処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態に係る電極ユニットの一例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】第二実施形態に係る電極ユニットの一例を概略的に示す斜視図である。
【図５】第三実施形態に係る電極ユニットの一例を概略的に示す斜視図である。
【図６】第一実施形態に係る液体処理システムの一例を概略的に示す斜視図である。
【図７】図８中のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図８】第二実施形態に係る液体処理システムの一例を概略的に示す平面図である。
【図９】電極ユニットを電解液槽内で折り畳む様子を概略的に示す平面図である。
【図１０】折り畳んだ電極ユニットを電解液槽から取り出す様子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施形態に係る電極ユニット及び液体処理システムについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１４】
＜電極ユニット＞
電極ユニット１０について、第一実施形態〜第三実施形態に係る電極ユニット１０Ａ〜１０Ｃを用いて詳細に説明する。
【００１５】
［第一実施形態］
まず、第一実施形態に係る電極ユニット１０Ａについて図１〜図３を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電極ユニット１０Ａは、複数の中空電極２０を備えている。
【００１６】
複数の中空電極２０の内、隣接する中空電極２０同士は、接続部３０によって互いに接続されており、各中空電極２０は一列に接続されている。接続部３０は、隣接する中空電極２０の内、一方の中空電極２０の一端ともう一方の中空電極２０の一端とを接続しており、屈曲するように構成されている。そして、後述するように、電極ユニット１０Ａは、変形するように構成されている。
【００１７】
接続部３０は、変形するように構成されていればよく、例えば、ヒンジのような屈曲構造を有していてもよく、柔軟な材料で構成されたシートなどであってもよい。接続部３０がヒンジのような屈曲構造を有する場合、接続部３０は、金属、樹脂及びセラミックスなどのような材料によって構成されていてもよい。また、接続部３０が柔軟な材料で構成されたシートである場合、当該材料は、シリコーン、塩化ビニル、ポリオレフィン及びエラストマーなどからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂、並びに、フィルム状の金属などにより構成されていてもよい。また、後述する連通部３５が、隣接する中空電極２０同士を接続する接続部３０としての役割を有していてもよい。
【００１８】
図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、方向Ｙにおける断面を示している。図２に示すように、各中空電極２０は、中空部２１と、側壁部２２と、中空部２１を介して対向して配置された一対の電極接合体４０とを有している。側壁部２２の周縁部は、一方の電極接合体４０の周縁部と、もう一方の電極接合体４０の周縁部とを接続している。中空部２１は、対向して配置された一対の電極接合体４０と側壁部２２とによって包囲されている。なお、本実施形態では、中空電極２０が一対の電極接合体４０を備える例について説明しているが、各中空電極２０が複数の電極接合体４０を備えている必要はなく、少なくとも１つの電極接合体４０を備えていればよい。したがって、一対の電極接合体４０の内、一方の電極接合体４０は、単なる板状部材によって構成されていてもよい。
【００１９】
各中空電極２０の中空部２１は、酸素を含んでいる。各中空電極２０の中空部２１は、連通部３５を介して互いに連通しており、各中空部２１に含まれる酸素が互いに行き交うことが可能なように構成されている。連通部３５は、内部に空洞を有するパイプであり、隣接する中空電極２０の内、一方の中空電極２０の側壁部２２の開口部と、もう一方の中空電極２０の側壁部２２の開口部とを接続している。連通部３５は、電極接合体４０の厚さ方向Ｘにおける側壁部２２の略中央に接続されており、屈曲するように構成されている。
【００２０】
連通部３５を構成する材料は隣接する中空電極２０間で屈曲するように、柔軟な材料で構成されていることが好ましい。連通部３５を構成する材料は特に限定されないが、例えば、シリコーン、塩化ビニル、ポリオレフィン及びエラストマーなどからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であってもよい。各中空電極２０の正極４１を互いに電気的に接続するため、連通部３５自体が導電性の材料であってもよい。この場合、連通部３５は、柔軟な金属で構成されていてもよい。
【００２１】
各中空部２１は酸素を含む気相を有していればよい。中空部２１に供給される空気は、連通部３５を介して供給されてもよく、連通部３５を介しないで直接供給されてもよい。連通部３５を介して中空部２１に空気を供給する場合、複数の中空電極２０を電解液に浸漬させ、連通部３５の一端を外気に開放してもよく、外部からポンプによって連通部３５に強制的に空気を供給してもよい。電極ユニット１０Ａが連通部３５を備えている場合、連通部３５を介して中空部２１に空気を供給することができるため、全ての中空電極２０が電解液の液面下に配置されていてもよい。
【００２２】
連通部３５を介しないで中空部２１に空気を直接供給する場合、例えば、図１の手前側の側壁部２２を除去するなどして各中空電極２０に開口部を形成し、各中空電極２０の一端を外気に開放して各中空部２１を構成してもよい。このような電極ユニット１０Ａを電解液に浸漬させる場合には、各中空電極２０の開放側の一端が電解液の液面上となるように電極ユニット１０Ａを配置し、各中空電極２０の開放側とは反対の閉塞側が電解液槽の底面を向くように電解液に浸漬させてもよい。この場合、各中空電極２０における中空部２１は、外気に開放されているため、電極ユニット１０Ａは連通部３５を有していなくてもよい。
【００２３】
中空部２１は酸素を含む空間のみで構成されていてもよいが、中空電極２０が電解液の水圧などによって押しつぶされるのを防ぐため、中空部２１には緩衝部材が設けられていてもよい。電極ユニット１０Ａを電解液に浸漬させ、高い水圧が各中空電極２０の表面にかかったとしても、緩衝部材による内部からの圧力によって、中空電極２０が押しつぶされるのを防ぐことができるためである。
【００２４】
緩衝部材を構成する部材の材料は特に限定されないが、例えば樹脂、金属、ガラス及び炭素材料からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル及びポリカーボネートからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。金属としては、ステンレス鋼及びアルミニウムの少なくとも一方を用いることができる。
【００２５】
緩衝部材を構成する部材の形状は特に限定されないが、正極４１に酸素を効率的に供給可能なように、緩衝部材は複数の細孔を有する平板から構成されていることが好ましい。また、緩衝部材は複数の細孔を有する網目状の構造体から構成されていてもよい。複数の細孔は、一定のピッチで形成されていてもよい。緩衝部材は、例えば、平板の一部が大きく貫通した構造であってもよい。
【００２６】
図１に示すように、各中空電極２０は、台形柱のような略四角柱の短冊形状をしている。図２に示すように、台形の短辺側の上底及び長辺側の下底は、電極接合体４０によって構成されており、方向Ｙにおける断面視において、各中空電極２０が接続されている方向Ｚに延在している。そして、各中空電極２０において、方向Ｙの長さは方向Ｘ及び方向Ｚの長さよりもそれぞれ長く、方向Ｚの長さは方向Ｘの長さよりも長くなっている。なお、図１及び図２において、方向Ｘは、接続方向Ｚに対して垂直な方向であり、各電極接合体４０の厚さ方向である。また、方向Ｙは、方向Ｘ及び方向Ｚに対してそれぞれ垂直な方向であり、台形を底面とした場合における台形柱の高さ方向である。また、各中空電極２０の大きさ及び形状は、液体処理システムの大きさ、及び所望の浄化性能等により任意に変更することができる。
【００２７】
図１及び図２に示すように、上底側の各電極接合体４０及び下底側の各電極接合体４０は、電極ユニット１０Ａが屈曲していない状態では、それぞれ一直線に並んでいる。すなわち、各中空電極２０における一対の電極接合体４０の内、上底側の面積が小さい方の電極接合体４０は電極ユニット１０Ａの同一方向側に並んでおり、下底側の面積が大きい方の電極接合体４０は電極ユニットの１０Ａのもう一方側に並んでいる。そして、電極ユニット１０Ａが屈曲していない状態では、隣接する中空電極２０において、面積が小さい方の電極接合体４０同士の距離は、面積が大きい方の電極接合体４０同士の距離よりも大きくなっている。
【００２８】
そして、接続部３０は、隣接する中空電極２０の角部同士を接続しており、上述のように、屈曲するように構成されている。各中空電極２０は鋭角を有するため、隣接する中空電極２０間は、中空電極２０の鋭角側から鈍角側に向かって、所定の角度で屈曲しやすくなっている。所定の角度は中空電極２０の鋭角と鈍角の角度によって適宜定めることができる。
【００２９】
したがって、図１に示すように、電極ユニット１０Ａは、変形するように構成されている。具体的には、電極ユニット１０Ａは、複数の中空電極２０の内、隣接する中空電極２０の間において屈曲するように構成されている。さらに具体的には、電極ユニット１０Ａは、複数の中空電極２０の内、隣接する中空電極２０の間において同一方向にそれぞれ屈曲し、ロール状に巻き取られるように構成されている。
【００３０】
したがって、電極ユニット１０Ａをロール状に巻き取りながら電解液から引き上げることができるため、電解液の液面上に電極ユニット１０Ａの大きさ以上のスペースが不要となる。また、電極ユニット１０Ａをロール状に巻き取りながら電解液から引き上げることができるため、電極ユニット１０Ａを大きくした場合であっても、電解液から引き上げるための大きな装置を準備する必要性が低くなる。したがって、電極ユニット１０Ａは電解液から容易に取り出すことが可能である。
【００３１】
なお、本実施形態では、中空電極２０が台形柱の例について説明したが、例えば、接続部３０及び連通部３５が長く、隣接する中空電極２０の間が十分に開いていれば、電極ユニット１０Ａはロール状に巻き取られるように構成される。したがって、中空電極２０の形状は特に限定されず、略直方体のような四角柱であってもよく、楕円体であってもよい。
【００３２】
また、電極ユニット１０Ａにおける中空電極２０の数は、電極ユニット１０Ａが用いられる液体処理システムの大きさ、及び所望の浄化性能等により任意に変更することができる。したがって、電極ユニット１０Ａにおける中空電極２０の数は、２以上であってもよく、３以上であってもよく、５以上であってもよい。また、電極ユニット１０Ａにおける中空電極２０の数は特に限定されないが、１００以下であってもよく、５０以下であってもよく、１０以下であってもよい。
【００３３】
次に、電極接合体４０について説明する。図３は、図２中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図３に示すように、電極接合体４０は、正極４１、イオン移動層４２及び負極４３を備えている。正極４１はイオン移動層４２の一方の面に接触するように配置されており、負極４３はイオン移動層４２におけるもう一方の面に接触するように配置されている。
【００３４】
（正極）
図３に示すように、中空電極２０は、酸素が存在する中空部２１の少なくとも一部を包囲し、かつ、中空部２１に存在する酸素と接触するように設けられた正極４１を有している。正極４１は、撥水層４４と、撥水層４４に接触するように重ねられているガス拡散層４５とを備えるガス拡散電極からなる。そして、正極４１のガス拡散層４５がイオン移動層４２と接触し、撥水層４４が中空部２１側に露出している。このような薄板状のガス拡散電極を用いることにより、中空部２１中の酸素を正極４１中の触媒に容易に供給することが可能になる。
【００３５】
（撥水層）
正極４１における撥水層４４は、撥水性と酸素透過性とを併せ持つ層である。撥水層４４は、電気化学系中の気相と液相とを良好に分離しながら、中空部２１から液相へ向かう酸素の移動を許容するように構成される。つまり、撥水層４４は、中空部２１中の酸素を透過してガス拡散層４５へ移動させつつも、電解液が中空部２１側に移動することを抑制できる。なお、ここでいう「分離」とは、物理的に遮断することをいう。また、ここでいう液相とは、電解液のような液体の相である。
【００３６】
撥水層４４は、酸素が存在する中空部２１と接触しており、中空部２１中の酸素を拡散している。そして、撥水層４４は、ガス拡散層４５に対し酸素を略均一に供給している。そのため、撥水層４４は、当該酸素を拡散できるように多孔質体であることが好ましい。なお、撥水層４４は撥水性を有するため、結露等により多孔質体の細孔が閉塞し、酸素の拡散性が低下することを抑制できる。また、撥水層４４の内部に電解液が染み込み難いため、撥水層４４における中空部２１と接触する面からガス拡散層４５と対向する面にかけて、酸素を効率的に流通させることが可能となる。
【００３７】
撥水層４４は、シート状に形成されていることが好ましい。また、撥水層４４を構成する材料は、撥水性を有し、中空部２１中の酸素を拡散できれば特に限定されない。撥水層４４を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチルセルロース、ポリ−４−メチルペンテン−１、ブチルゴム及びポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを使用することができる。これらの材料は多孔質体を形成しやすく、さらに撥水性も高いため、細孔の閉塞を抑制してガス拡散性を向上させることができる。なお、撥水層４４は、撥水層４４及びガス拡散層４５の積層方向Ｘに貫通する複数の貫通孔を有することが好ましい。
【００３８】
撥水層４４としては、例えば防水透湿シートを使用することができる。防水透湿シートとしては、例えば、積水化学工業株式会社製のセルポア（登録商標）、及び株式会社ニトムズ製のブレスロン（登録商標）を用いることができる。
【００３９】
撥水層４４は、撥水性を高めるために、必要に応じて撥水剤を用いて撥水処理を施してもよい。具体的には、撥水層４４を構成する多孔質体にポリテトラフルオロエチレン等の撥水剤を付着させ、撥水性を向上させてもよい。
【００４０】
＜ガス拡散層＞
正極４１におけるガス拡散層４５は、多孔質な導電性材料と、導電性材料に担持されている触媒とを備えることが好ましい。なお、ガス拡散層４５が、多孔質かつ導電性を有する触媒から構成されてもよい。正極４１がこのようなガス拡散層４５を備えることで、後述する局部電池反応により生成した電子を触媒と外部回路との間で導通させることが可能となる。つまり、後述するように、ガス拡散層４５には触媒が担持されており、さらに触媒は酸素還元触媒である。そして、電子が外部回路からガス拡散層４５を通じて触媒に移動することにより、触媒によって、酸素、水素イオン及び電子による酸素還元反応を進行させることが可能となる。
【００４１】
正極４１では、安定的な性能を確保するために、酸素が撥水層４４及びガス拡散層４５を効率よく透過し、触媒に供給されることが好ましい。そのため、ガス拡散層４５は、撥水層４４と対向する面から反対側の面にかけて、酸素が透過する細孔を多数有する多孔質体であることが好ましい。また、ガス拡散層４５の形状は、三次元のメッシュ状であることが特に好ましい。このようなメッシュ状であることにより、ガス拡散層４５に対し、高い酸素透過性及び導電性を付与することが可能となる。
【００４２】
正極４１において、ガス拡散層４５に効率的に酸素を供給するために、撥水層４４は、接着剤を介してガス拡散層４５と接合していることが好ましい。これにより、ガス拡散層４５に対し、拡散した酸素が直接供給され、酸素還元反応を効率的に行うことができる。接着剤は、撥水層４４とガス拡散層４５との間の接着性を確保する観点から、撥水層４４とガス拡散層４５との間の少なくとも一部に設けられていることが好ましい。ただ、撥水層４４とガス拡散層４５との間の接着性を高め、長期間に亘り安定的に酸素をガス拡散層４５に供給する観点から、接着剤は撥水層４４とガス拡散層４５との間の全面に設けられていることがより好ましい。
【００４３】
接着剤としては酸素透過性を有するものが好ましく、ポリメチルメタクリレート、メタクリル酸−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム及びシリコーンからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む樹脂を用いることができる。
【００４４】
ここで、本実施形態における正極４１のガス拡散層４５について、さらに詳しく説明する。上述のように、ガス拡散層４５は、多孔質な導電性材料と、当該導電性材料に担持されている触媒とを備えるような構成とすることができる。
【００４５】
ガス拡散層４５における導電性材料は、例えば炭素系物質、導電性ポリマー、半導体及び金属からなる群より選ばれる一種以上の材料から構成することができる。ここで、炭素系物質とは、炭素を構成成分とする物質をいう。炭素系物質の例としては、例えば、グラファイト、活性炭、カーボンブラック、バルカン（登録商標）ＸＣ−７２Ｒ、アセチレンブラック、ファーネスブラック、デンカブラックなどのカーボンパウダー、グラファイトフェルト、カーボンウール、カーボン織布などのカーボンファイバー、カーボンプレート、カーボンペーパー、カーボンディスク、カーボンクロス、カーボンホイル、炭素粒子を圧縮成形した炭素系材料が挙げられる。また、炭素系物質の例として、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノクラスターのような微細構造物質も挙げられる。
【００４６】
導電性ポリマーとは、導電性を有する高分子化合物の総称である。導電性ポリマーとしては、例えば、アニリン、アミノフェノール、ジアミノフェノール、ピロール、チオフェン、パラフェニレン、フルオレン、フラン、アセチレン若しくはそれらの誘導体を構成単位とする単一モノマー又は二種以上のモノマーの重合体が挙げられる。具体的には、導電性ポリマーとして、例えば、ポリアニリン、ポリアミノフェノール、ポリジアミノフェノール、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン、ポリフルオレン、ポリフラン、ポリアセチレン等が挙げられる。金属製の導電性材料としては、例えば、ステンレスメッシュが挙げられる。入手の容易性、コスト、耐食性、耐久性等を考慮した場合、導電性材料は炭素系物質であることが好ましい。
【００４７】
導電性材料の形状は、粉末形状又は繊維形状であることが好ましい。また、導電性材料は、支持体に支持されていてもよい。支持体とは、それ自身が剛性を有し、ガス拡散電極に一定の形状を付与することのできる部材をいう。支持体は絶縁体であっても導電体であってもよい。支持体が絶縁体である場合、支持体としては、例えばガラス、プラスチック、合成ゴム、セラミックス、耐水又は撥水処理した紙、木片などの植物片、骨片、貝殻などの動物片等が挙げられる。多孔質構造の支持体としては、例えば多孔質セラミック、多孔質プラスチック、スポンジ等が挙げられる。支持体が導電体である場合、支持体としては、例えばカーボンペーパー、カーボンファイバー、炭素棒などの炭素系物質、金属、導電性ポリマー等が挙げられる。
【００４８】
ガス拡散層４５における触媒は特に限定されないが、白金を含有することが好ましい。また、触媒は、少なくとも一種の非金属原子と金属原子とがドープされた炭素粒子を含んでもよい。炭素粒子にドープされる原子は特に限定されない。非金属原子は、例えば窒素、ホウ素、硫黄及びリンからなる群より選ばれる少なくとも一種の原子であることが好ましい。また、金属原子は、例えばマンガン、鉄、コバルト及び銅からなる群より選ばれる少なくとも一種の原子であることが好ましい。
【００４９】
ガス拡散層４５において、触媒は結着剤を用いて導電性材料に結着していてもよい。つまり、触媒は結着剤を用いて導電性材料の表面及び細孔内部に担持されていてもよい。これにより、触媒が導電性材料から脱離し、酸素還元特性が低下することを抑制できる。結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、及びエチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることが好ましい。また、結着剤としては、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）を用いることも好ましい。
【００５０】
（負極）
本実施形態に係る負極４３は、後述する微生物を担持し、さらに微生物の触媒作用により、電解液中の有機性物質から水素イオン及び電子を生成する機能を有する。そのため、負極４３は、このような機能を生じさせる構成ならば特に限定されない。
【００５１】
負極４３は、導電性を有する導電体シートに微生物を担持した構造を有する。導電体シートは、多孔質の導電体シート、織布状の導電体シート及び不織布状の導電体シートからなる群より選ばれる少なくとも一つを備えることが好ましい。また、導電体シートは複数のシートを積層した積層体でもよい。負極４３の導電体シートとして、このような複数の細孔を有するシートを用いることにより、後述する局部電池反応で生成した水素イオンが正極４１の方向へ移動しやすくなり、酸素還元反応の速度を高めることが可能となる。また、イオン透過性を向上させる観点から、負極４３の導電体シートは、正極４１、イオン移動層４２及び負極４３の積層方向Ｘ、つまり厚さ方向に連続した空間（空隙）を有していることが好ましい。
【００５２】
当該導電体シートは、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有する金属板であってもよい。そのため、負極４３の導電体シートを構成する材料としては、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの導電性金属、並びにカーボンペーパー、カーボンフェルトからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。
【００５３】
負極４３の導電体シートとして、黒鉛シートを用いてもよい。また、負極４３は黒鉛を含有し、さらに黒鉛におけるグラフェン層は、正極４１、イオン移動層４２及び負極４３の積層方向Ｘに垂直な方向ＹＺの面に沿って配列していることが好ましい。グラフェン層がこのように配列していることにより、積層方向Ｘの導電性よりも、積層方向Ｘに垂直な方向ＹＺの導電性が向上する。そのため、負極４３の局部電池反応により生成した電子を外部回路へ導通させやすくなり、電池反応の効率をより向上させることが可能となる。
【００５４】
負極４３に担持される微生物としては、後述する電解液中の有機性物質を分解して、水素イオン及び電子を生成する微生物であれば特に限定されない。このような微生物としては、例えば、増殖に酸素を必要とする好気性微生物、又は増殖に酸素を必要としない嫌気性微生物を使用することができるが、嫌気性微生物を使用することが好ましい。嫌気性微生物は、電解液中の有機性物質を酸化分解するための空気を必要としない。そのため、空気を送り込むために必要な電力を大幅に低減することができる。また、微生物が獲得する自由エネルギーが小さいので、汚泥発生量を減少させることが可能となる。
【００５５】
負極４３に担持される微生物が嫌気性微生物である場合には、嫌気性微生物の活動を高めるため、負極４３の周囲を嫌気性雰囲気に保つことが好ましい。また、負極４３に保持される嫌気性微生物は、例えば細胞外電子伝達機構を有する電気生産細菌であることが好ましい。具体的には、嫌気性微生物として、例えばGeobacter属細菌、Shewanella属細菌、Aeromonas属細菌、Geothrix属細菌、Saccharomyces属細菌が挙げられる。
【００５６】
負極４３に、微生物を含むバイオフィルムが重ねられて固定されることで、負極４３に微生物が保持されていてもよい。具体的には、負極４３における電解液と直接接触する面に対して、微生物を含むバイオフィルムが固定されていてもよい。なお、バイオフィルムとは、一般に、微生物集団と、微生物集団が生産する菌体外重合体物質（extracellular polymeric substance、EPS）とを含む三次元構造体のことをいう。ただ、微生物は、バイオフィルムによらずに負極４３に保持されていてもよい。また、微生物は、負極４３の表面だけでなく、内部に保持されていてもよい。
【００５７】
（イオン移動層）
電極接合体４０は、正極４１と負極４３との間に設けられ、プロトン透過性を有するイオン移動層４２をさらに備えていてもよい。そして、図３に示すように、負極４３は、イオン移動層４２を介して正極４１と隔てられている。イオン移動層４２は、負極４３で生成した水素イオンを透過し、正極４１側へ移動させる機能を有している。
【００５８】
イオン移動層４２としては、例えばイオン交換樹脂を用いたイオン交換膜を使用することができる。イオン交換樹脂としては、例えばデュポン株式会社製のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）、並びに旭硝子株式会社製のフレミオン（登録商標）及びセレミオン（登録商標）を用いることができる。
【００５９】
また、イオン移動層４２として、水素イオンが透過することが可能な細孔を有する多孔質膜を使用してもよい。つまり、イオン移動層４２は、負極４３から正極４１へ水素イオンが移動するための空間（空隙）を有するシートであってもよい。そのため、イオン移動層４２は、多孔質のシート、織布状のシート及び不織布状のシートからなる群より選ばれる少なくとも一つを備えることが好ましい。また、イオン移動層４２は、ガラス繊維膜、合成繊維膜、及びプラスチック不織布からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができ、これらを複数積層してなる積層体でもよい。このような多孔質のシートは、内部に多数の細孔を有しているため、水素イオンが容易に移動することが可能となる。なお、イオン移動層４２の細孔径は、負極４３から正極４１に水素イオンが移動できれば特に限定されない。
【００６０】
上述のように、イオン移動層４２は、負極４３で生成した水素イオンを透過し、正極４１側へ移動させる機能を有する。そのため、例えば、負極４３と正極４１とが接触しない状態で近接していれば、水素イオンが負極４３から正極４１へ移動することができる。したがって、電極ユニット１０Ａにおいて、イオン移動層４２は必須の構成要素ではない。ただ、イオン移動層４２を設けることにより、負極４３から正極４１へ水素イオンを効率的に移動させることが可能となるため、出力向上の観点からイオン移動層４２を設けることが好ましい。なお、正極４１とイオン移動層４２との間に空隙が設けられていてもよく、負極４３とイオン移動層４２との間に空隙が設けられていてもよい。すなわち、電極ユニット１０Ａは、必ずしもイオン移動層４２及び負極４３を備えている必要はなく、中空部２１に存在する酸素と接触するように設けられた正極４１を備えていればよい。
【００６１】
電極ユニット１０Ａでは、各中空電極２０の正極４１は互いに電気的に接続されている。各正極４１の電気的接続方法は、特に限定されない。例えば、正極４１同士を直接金属などの導電性材料で接続してもよい。また、連通部３５自体が導電性材料であって、連通部３５を介して正極４１が電気的に接続されていてもよい。また、正極４１を電気的に接続する導電体は、連通部３５の内部に配索されていてもよく、連通部３５の外部に配索されていてもよい。
【００６２】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係る電極ユニット１０Ｂについて図４を用いて説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
図４に示すように、本実施形態に係る電極ユニット１０Ｂは、複数の中空電極２０を備えている。複数の中空電極２０の内、隣接する中空電極２０同士は、接続部３０によって互いに接続されており、各中空電極２０は一列に接続されている。接続部３０は、隣接する中空電極２０の内、一方の中空電極２０の一端ともう一方の中空電極２０の一端とを接続しており、屈曲するように構成されている。そして、後述するように、電極ユニット１０Ｂは変形するように構成されている。
【００６４】
各中空電極２０は、第一実施形態と同様に、中空部２１と、側壁部２２と、中空部２１を介して対向して配置された一対の電極接合体４０とを有している。側壁部２２の周縁部は、一方の電極接合体４０の周縁部と、もう一方の電極接合体４０の周縁部とを接続している。中空部２１は、対向して配置された一対の電極接合体４０と側壁部２２とによって包囲されている。
【００６５】
各中空電極２０の中空部２１は、酸素を含んでいる。各中空電極２０の中空部２１は、連通部３５を介して互いに連通しており、各中空部２１に含まれる酸素が互いに行き交うことが可能なように構成されている。連通部３５は、内部に空洞を有するパイプであり、隣接する中空電極２０の内、一方の中空電極２０の側壁部２２の開口部と、もう一方の中空電極２０の側壁部２２の開口部とを接続している。連通部３５は、電極接合体４０の厚さ方向における側壁部２２の略中央に接続されており、屈曲するように構成されている。
【００６６】
図４に示すように、各中空電極２０は、略直方体の短冊形状をしている。ただし、中空電極２０は、このような形状に限定されず、台形柱のような四角柱であってもよく、楕円体であってもよい。
【００６７】
接続部３０及び連通部３５は、電極接合体４０の厚さ方向における側壁部２２の略中央にそれぞれ接続されており、上述のように、屈曲するように構成されている。電極ユニット１０Ｂは、隣接する中空電極２０間において、電極接合体４０の厚さ方向におけるいずれの方向へも屈曲するように構成されている。すなわち、電極ユニット１０Ｂは、電極接合体４０の厚さ方向において、隣接する中空電極２０の同一方向側の面同士が直接接触して面することが可能なように構成されている。
【００６８】
したがって、図４に示すように、電極ユニット１０Ｂは、変形するように構成されている。具体的には、電極ユニット１０Ｂは、複数の中空電極２０の内、隣接する中空電極２０の間において屈曲するように構成されている。さらに具体的には、電極ユニット１０Ｂは、交互に折り畳まれるように構成されている。電極ユニット１０Ｂは、ジグザグに折り畳まれるように構成されており、略Ｚ字形に交互に何度も折れ曲がっている。
【００６９】
したがって、電極ユニット１０Ｂを、折り畳みながら電解液から引き上げることができるため、電解液の液面上に電極ユニット１０Ｂの大きさ以上のスペースが不要となる。また、電極ユニット１０Ｂを、折り畳みながら電解液から引き上げることができるため、電極ユニット１０Ｂを大きくした場合であっても、電解液から引き上げるための大きな装置を準備する必要性が低くなる。したがって、電極ユニット１０Ｂは電解液から容易に取り出すことが可能である。
【００７０】
各中空電極２０は、半リング状の留め具である固定部２３を備えていてもよい。固定部２３は各中空電極２０の両端の側壁部２２に設けられ、中空電極２０と固定部２３とで囲われた領域は開口部となっている。電極ユニット１０Ｂにおける一端の中空電極２０に設けられた固定部２３には、引上用ロープ２４が固定されており、それ以外の中空電極２０に設けられた固定部２３の開口部には引上用ロープ２４が通されている。そして、固定されていない引上用ロープ２４の端部を引っ張ることによって、電極ユニット１０Ｂはジグザグに屈曲して、最終的に電極ユニット１０Ｂを折り畳んだ状態に変形することができる。
【００７１】
［第三実施形態］
次に、第三実施形態に係る電極ユニット１０Ｃについて図５を用いて説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７２】
図５に示すように、本実施形態に係る電極ユニット１０Ｃは、複数の中空電極２０を備えている。電極ユニット１０Ｃは、ブラインド状に構成されており、変形するように構成されている。
【００７３】
各中空電極２０は、第一実施形態と同様に、中空部２１と、側壁部２２と、中空部２１を介して対向して配置された一対の電極接合体４０とを有している。側壁部２２の周縁部は、一方の電極接合体４０の周縁部と、もう一方の電極接合体４０の周縁部とを接続している。中空部２１は、対向して配置された一対の電極接合体４０と側壁部２２とによって包囲されている。
【００７４】
各中空電極２０の中空部２１は、酸素を含んでいる。各中空電極２０の中空部２１は、連通部３５を介して互いに連通しており、各中空部２１に含まれる酸素が互いに行き交うことが可能なように構成されている。連通部３５は、内部に空洞を有するパイプであり、屈曲するように構成されている。連通部３５は主配管３６と主配管３６から分岐した分岐管３７とを備えており、分岐管３７は各中空電極２０の側壁部２２に設けられた開口部と主配管３６とを接続している。
【００７５】
各中空電極２０は、短辺及び長辺を有する略直方体の短冊形状をしている。中空電極２０の４つの角部は４本の回転用ロープ２５によってそれぞれ接続されており、中空電極２０は略等間隔に一列に接続されている。電極接合体４０の長辺に接続された一対の回転用ロープ２５は、それぞれ上下方向の動きが一致するように連動している。一方、電極接合体４０の短辺に接続された一対の回転用ロープ２５は、それぞれ上下方向の動きが、互いに異なる方向に動くように連動している。
【００７６】
そのため、図５に示すように、一方の長辺に接続された一対の回転用ロープ２５が上方向に動いた場合には、もう一方の長辺に接続された一対の回転用ロープ２５が下方向に動く。また、電極ユニット１０Ｃは、長辺に接続された一対の回転用ロープ２５の上下方向の動きに連動して各中空電極２０の長辺が上下方向に動くように構成されている。したがって、電極ユニット１０Ｃにおいて、各中空電極２０は同一方向に回転するように構成されている。具体的には、各中空電極２０は、短辺に接続された一対の回転用ロープ２５の略中央部を中心として、回転用ロープ２５の動きに連動して回転するように構成されている。
【００７７】
各中空電極２０は、半リング状の留め具である固定部２３を備えていてもよい。固定部２３は各中空電極２０の両端の側壁部２２に設けられ、中空電極２０と固定部２３とで囲われた領域は開口部となっている。電極ユニット１０Ｃにおける一端の中空電極２０に設けられた固定部２３には、引上用ロープ２４が固定されており、それ以外の中空電極２０に設けられた固定部２３の開口部には引上用ロープ２４が通されている。そして、固定されていない引上用ロープ２４の端部を引っ張ることによって、引上用ロープ２４が固定された中空電極２０が、引上用ロープ２４が固定されていない中空電極２０の方へ引き寄せられる。したがって、電極ユニット１０Ｃは最終的にブラインドを引き上げたような状態となり、各中空電極２０間の隙間が小さくなり、各中空電極２０が積層されたような状態となる。
【００７８】
そのため、第一実施形態と同様に、電極ユニット１０Ｃは変形するように構成されている。具体的には、図５に示すように、各中空電極２０は同一方向に回転するように構成され、各中空電極２０の相対的な位置が変位するように構成されている。
【００７９】
したがって、電極ユニット１０Ｃを、ブラインドのように電解液から引き上げることができるため、電解液の液面上に電極ユニット１０Ｃの大きさ以上のスペースが不要となる。また、電極ユニット１０Ｃを、ブラインドのように電解液から引き上げることができるため、電極ユニット１０Ｃを大きくした場合であっても、電解液から引き上げるための大きな装置を準備する必要性が低くなる。したがって、電極ユニット１０Ｃは電解液から容易に取り出すことが可能である。
【００８０】
電極ユニット１０について、上述の通り、第一実施形態〜第三実施形態に係る電極ユニット１０Ａ〜１０Ｃを用いて説明した。本実施形態に係る電極ユニット１０は、酸素が存在する中空部２１の少なくとも一部を包囲し、かつ、中空部２１に存在する酸素と接触するように設けられた正極４１を有する複数の中空電極２０を備える。各中空電極２０の正極４１は互いに電気的に接続されている。電極ユニット１０は変形するように構成されている。そのため、上述の通り、電極ユニット１０は電解液から容易に取り出すことが可能であるため、電解液から引き上げるための大きな装置を準備する必要性も低くなる。
【００８１】
＜液体処理システム＞
次に、液体処理システム５０について、第一実施形態に係る液体処理システム５０Ａ及び第二実施形態に係る液体処理システム５０Ｂを用いて詳細に説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８２】
［第一実施形態］
本実施形態に係る液体処理システム５０Ａは、電極ユニット１０Ａを備えている。電極ユニット１０Ａにおいて、上述したように、中空電極２０は微生物を担持する負極４３を備えている。
【００８３】
液体処理システム５０Ａは、有機性物質を含む電解液５６を収容する電解液槽５１を備えている。電解液槽５１は略直方体状の形状をしており、電解液槽５１の前壁５４には、電解液５６を外部から電解液槽５１に供給するための流入部５２が設けられている。電解液槽５１の後壁５５には、処理後の電解液５６を電解液槽５１から外部に排出するための流出部５３が設けられている。
【００８４】
電解液５６は、流入部５２を通じて電解液槽５１の内部に連続的に供給される。また、図６及び図７に示すように、電極ユニット１０Ａは電解液５６に浸漬されており、各中空電極２０は電解液５６と接触している。そのため、電解液槽５１の流入部５２から供給された電解液５６は、各中空電極２０に接触しながら流れ、その後、流出部５３から排出される。
【００８５】
本実施形態において、電解液５６は廃水である。電解液５６が、有機性物質として例えばグルコースを含有する場合、以下の局部電池反応により、二酸化炭素、水素イオン及び電子を生成する。
・負極４３（アノード）：Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋６Ｈ２Ｏ→６ＣＯ２＋２４Ｈ＋＋２４ｅ−
・正極４１（カソード）：６Ｏ２＋２４Ｈ＋＋２４ｅ−→１２Ｈ２Ｏ
【００８６】
各中空電極２０において、負極４３は正極４１と電気的に接続されており、負極４３に担持された微生物の触媒作用によって、電解液５６中の有機性物質が分解されて電子が生成する。負極４３で生成した電子は外部回路へ移動し、さらに外部回路から正極４１に移動する。このとき、外部回路によって、閉回路に流れる電気エネルギーが回収され、電解液５６も浄化することができる。
【００８７】
電解液槽５１内の電解液５６は、電子伝達メディエーター分子を含んでいてもよい。あるいは、電子伝達メディエーター分子が、負極４３を修飾していてもよい。これにより、微生物から負極４３への電子移動を促進し、より効率的な液体処理を実現できる。
【００８８】
具体的には、微生物による代謝機構では、細胞内又は最終電子受容体との間で電子の授受が行われる。電解液５６中にメディエーター分子を導入すると、メディエーター分子が代謝の最終電子受容体として作用し、かつ、受け取った電子を負極４３へと受け渡す。この結果、電解液５６における有機性物質などの酸化分解速度を高めることが可能になる。このような電子伝達メディエーター分子は、特に限定されない。電子伝達メディエーター分子としては、例えばニュートラルレッド、アントラキノン−２，６−ジスルホン酸（ＡＱＤＳ）、チオニン、フェリシアン化カリウム、及びメチルビオローゲンからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。
【００８９】
図７に示すように、液体処理システム５０の稼働時において、複数の中空電極２０は、電解液槽５１の底壁５７から電解液５６の液面５８に向かって一直線に並んで配置されている。電極ユニット１０Ａにおける一端側の中空電極２０は電解液槽５１の底壁５７側に配置されており、もう一端側の中空電極２０は電解液５６の液面５８側に配置されている。液面５８側の中空電極２０の一部は液面５８より上側に露出して酸素を含む気相と接触しており、残りの部分は電解液５６に浸漬されている。
【００９０】
図１に示されるように、電極ユニット１０Ａは、複数の中空電極２０の内、隣接する中空電極２０の間において同一方向にそれぞれ屈曲し、ロール状に巻き取られるように構成されている。そのため、バイオフィルムの増殖及びスケールの堆積などによって、正極４１及び負極４３の少なくともいずれか一方に付着する付着物が増加しても、電極ユニット１０Ａを電解液５６から容易に取り出すことが可能である。
【００９１】
なお、本実施形態では、電極ユニット１０Ａを液体処理システム５０Ａに用いる例について説明した。しかしながら、液体処理システム５０は、このような形態に限定されず、例えば、電極ユニット１０Ａに代えて、電極ユニット１０Ｂ又は電極ユニット１０Ｃを用いてもよい。
【００９２】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係る液体処理システム５０Ｂについて図８〜図１０を用いて説明する。なお、上記実施形態と同一の構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９３】
本実施形態に係る液体処理システム５０Ｂは、電極ユニット１０Ｂを備えている。電極ユニット１０Ｂにおいて、上述したように、中空電極２０は微生物を担持する負極４３を備えている。ただし、本実施形態では、上述した電極ユニット１０Ｂに対し、各中空電極２０の側壁部２２が取り除かれ、各中空電極２０は開口部２６を有している。
【００９４】
図８に示すように、電極ユニット１０Ｂは、電解液５６に浸漬されており、各中空電極２０は電解液５６と接触している。各開口部２６は、電解液５６の液面５８上に露出するように中空電極２０が配置されており、中空電極２０の中空部２１は大気に開放されている。そのため、電極ユニット１０Ｂの各正極４１には、大気中に含まれる酸素が自然拡散によって供給される。
【００９５】
次に、本実施形態に係る液体処理システム５０Ｂにおいて、電極ユニット１０Ｂを折り畳む方法について説明する。図８は電極ユニット１０Ｂを折り畳む前の状態を示しており、図９は電極ユニット１０Ｂを折り畳んでいる様子を示している。図８に示すように、中空電極２０は、方向Ｙにおいて、一列に並んでいる。そして、図９に示すように、電極ユニット１０Ｂを折り畳む際には、電極ユニット１０Ｂを電解液５６中で折り畳むことで、電解液槽５１の一方の壁部に向かって移動させている。すなわち、液体処理システム５０Ｂにおいて、電極ユニット１０Ｂは、電解液５６の液面５８と同一平面方向Ｙに変形するように構成されている。
【００９６】
そして、図１０に示すように、電極ユニット１０Ｂは、一方の電解液槽５１の一方の壁部に折り畳んだ状態で浸漬されているため、電極ユニット１０Ｂを電解液槽５１内で傾けながら電解液５６から取り出すことができる。そのため、電解液５６の液面５８上に電極ユニット１０Ｂの大きさ以上のスペースが不要となる。また、バイオフィルムの増殖及びスケールの堆積などによって、正極４１及び負極４３の少なくともいずれか一方に付着する付着物が増加しても、電極ユニット１０Ｂを電解液５６から容易に取り出すことが可能である。
【００９７】
なお、本実施形態では、電極ユニット１０Ｂを液体処理システム５０Ｂに用いる例について説明した。しかしながら、液体処理システム５０は、このような形態に限定されず、例えば、電極ユニット１０Ｂに代えて、電極ユニット１０Ａ又は電極ユニット１０Ｃを用いてもよい。
【００９８】
液体処理システム５０について、上述のように、第一実施形態に係る液体処理システム５０Ａ及び第二実施形態に係る液体処理システム５０Ｂを用いて説明した。本実施形態に係る液体処理システム５０は、電極ユニット１０と、有機性物質を含む電解液５６を収容する電解液槽５１と、を備えている。各中空電極２０は、微生物を担持し、正極４１と電気的に接続された負極４３をさらに備える。そして、各中空電極２０は電解液５６と接触している。
【００９９】
電極ユニット１０における各中空電極２０は正極４１と、微生物を担持する負極４３とを備えており、電極ユニット１０における各中空電極２０は電解液５６と接触している。そのため、負極４３に担持された微生物の触媒作用によって、電解液５６中の有機性物質が分解されて電子が生成する。負極４３で生成した電子は外部回路へ移動し、さらに外部回路から正極４１に移動する。このとき、外部回路によって、閉回路に流れる電気エネルギーが回収され、電解液５６も浄化することができる。
【０１００】
また、本実施形態に係る液体処理システム５０は、上述した電極ユニット１０を備えている。そのため、バイオフィルムの増殖及びスケールの堆積などによって、正極４１及び負極４３の少なくともいずれか一方に付着する付着物が増加しても、電極ユニット１０を電解液５６から容易に取り出すことが可能である。取り出した電極ユニット１０は、洗浄又は交換などによって、その特性を回復させることができるため、電極ユニット１０のメンテナンスを容易にすることができる。
【０１０１】
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  電極ユニット
２０  中空電極
２１  中空部
４１  正極
４３  負極
５０、５０Ａ、５０Ｂ  液体処理システム
５１  電解液槽
５６  電解液
５８  液面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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