(57)【要約】【課題】従来よりも大きな出力が得られる微生物燃料電池を提供する。【解決手段】微生物を収容する第１の槽２と、第１のプロトン透過膜３を介して第１の槽２に隣接する第２の槽４と、第２の槽４に酸素を供給する酸素供給手段１２と、第１の槽２に配設された第１の電極５と、第２の槽４に配設された第２の電極６とを備える微生物燃料電池１において、第２のプロトン透過膜８を介して第１の槽２に隣接し水を収容する第３の槽９と、第３の槽９に配設された光触媒電極１０とを備え、光触媒電極１０は第１の電極５と電気的に接続され、受光することにより水を分解して電子とプロトンとを生成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物を収容する第１の槽と、第１の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、該第２の槽に酸素を供給する酸素供給手段と、該第１の槽に配設された第１の電極と、該第２の槽に配設された第２の電極とを備える微生物燃料電池において、
第２のプロトン透過膜を介して該第１の槽に隣接し水を収容する第３の槽と、該第３の槽に配設された光触媒電極とを備え、該光触媒電極は該第１の電極と電気的に接続され、受光することにより水を分解して電子とプロトンとを生成することを特徴とする微生物燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の微生物燃料電池において、前記酸素供給手段は、前記第３の槽と前記第２の槽とを接続し、前記光触媒電極が水を分解する際に生成する酸素を該第３の槽から該第２の槽に供給する酸素導管であることを特徴とする微生物燃料電池。
【請求項３】
有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物を収容する第１の槽と、第１の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、該第２の槽に酸素を供給する酸素供給手段と、該第１の槽に配設された第１の電極と、該第２の槽に配設された第２の電極とを備える微生物燃料電池において、
前記酸素供給手段は、ｎ型半導体光触媒電極と、該ｎ型半導体光触媒電極に電気的に接続された対極とを備えることを特徴とする微生物燃料電池。
【請求項４】
有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物を収容する第１の槽と、第１の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、該第２の槽に酸素を供給する酸素供給手段と、該第１の槽に配設された第１の電極と、該第２の槽に配設された第２の電極とを備える微生物燃料電池において、
前記酸素供給手段は、ｐ型半導体光触媒電極と、該ｐ型半導体光触媒電極に電気的に接続された対極とを備えることを特徴とする微生物燃料電池。
【請求項５】
有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物を収容する第１の槽と、第１の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、該第２の槽に酸素を供給する酸素供給手段と、該第１の槽に配設された第１の電極と、該第２の槽に配設された第２の電極とを備える微生物燃料電池において、
前記酸素供給手段は、白金担持超光触媒層を備えることを特徴とする微生物燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微生物が生成するプロトンを燃料として発電を行う微生物燃料電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記微生物燃料電池は、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となっている。
【０００４】
前記微生物燃料電池では、前記第１の槽に前記微生物の基質となる有機物として、ヘドロ、汚泥等を供給する一方、前記第２の槽にはエアレーション等の手段により酸素を供給する。このようにすると、前記第１の槽では、前記微生物が前記有機物を分解して、二酸化炭素とプロトンと電子とを生成する。
【０００５】
前記プロトンは、前記プロトン透過膜を介して前記第２の槽に移動し、該第２の槽に配設されている電極から電子を受け取ると共に、酸素と反応することにより水を生成する。また、前記電子は第１の槽に配設されている電極に集電される。
【０００６】
そこで、前記第１の槽と前記第２の槽とに配設された各電極を導線により接続すると、前記第１の槽をアノードとし、前記第２の槽をカソードとする燃料電池が形成され、該導線により電流を取り出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２１８６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の微生物燃料電池では、前記第１の槽で微生物により生成されるプロトンが微量である上、前記第２の槽に酸素を供給するためにもエネルギーを要するので、実用的な出力を得ることが難しいという不都合がある。
【０００９】
本発明は、かかる不都合を解消して、前記従来の微生物燃料電池よりも大きな出力を得ることができる微生物燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、本発明の第１の形態の微生物燃料電池は、有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物を収容する第１の槽と、第１の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、該第２の槽に酸素を供給する酸素供給手段と、該第１の槽に配設された第１の電極と、該第２の槽に配設された第２の電極とを備える微生物燃料電池において、第２のプロトン透過膜を介して該第１の槽に隣接し水を収容する第３の槽と、該第３の槽に配設された光触媒電極とを備え、該光触媒電極は該第１の電極と電気的に接続され、受光することにより水を分解して電子とプロトンとを生成することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第１の形態の微生物燃料電池によれば、前記第３の槽に光線を照射することにより、前記光触媒電極が受光し、その触媒作用により水を分解して電子とプロトンとを生成する。前記電子は、前記光触媒電極から前記第１の槽に配設されている第１の電極に送られ、該第１の槽で前記微生物が前記有機物を分解することにより生成した電子と共に取出される。
【００１２】
また、前記プロトンは前記第２のプロトン透過膜を透過して前記第１の槽に移動することができるので、前記光触媒電極による水の分解を妨げることがない。前記プロトンは、さらに、前記第１の槽において前記微生物により生成されるプロトンと共に、前記第１のプロトン透過膜を透過して前記第２の槽に移動し、該第２の槽に配設されている電極から電子を受け取ると共に、酸素と反応することにより水を生成する。
【００１３】
従って、本発明の第１の形態の微生物燃料電池によれば、前記第１の槽で前記微生物が前記有機物を分解することにより生成した電子のみを取り出す従来の微生物燃料電池に対し、より大きな出力を得ることができる。
【００１４】
本発明の第１の形態の微生物燃料電池において、前記酸素供給手段は、前記第３の槽と前記第２の槽とを接続し、前記光触媒電極が水を分解する際に生成する酸素を該第３の槽から該第２の槽に供給する酸素導管であることが好ましい。
【００１５】
前記光触媒電極が水を分解する際には、前記電子及びプロトンと共に酸素を生成するので、該酸素を前記酸素導管を介して前記第３の槽から前記第２の槽に供給する。このようにすることにより、前記第２の槽で消費される酸素の一部を前記第３の槽から供給することができ、該第２の槽に供給される酸素と、該酸素の供給に要するエネルギーとを軽減することができる。
【００１６】
また、前記第１の槽に収容されている微生物が嫌気性微生物である場合には、前記第３の槽で生成した酸素が該第１の槽に流入することを阻止することができ、該嫌気性微生物の活動を阻害することを防止することができる。
【００１７】
また、本発明の第２の形態の微生物燃料電池は、有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物を収容する第１の槽と、第１の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、該第２の槽に酸素を供給する酸素供給手段と、該第１の槽に配設された第１の電極と、該第２の槽に配設された第２の電極とを備える微生物燃料電池において、前記酸素供給手段は、ｎ型半導体光触媒電極と、該ｎ型半導体光触媒電極に電気的に接続された対極とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の形態の微生物燃料電池によれば、前記ｎ型半導体光触媒電極に光を照射すると、該ｎ型半導体光触媒の触媒作用により生成する電子により水が分解されて水素と酸素とを生成する。そこで、前記ｎ型半導体光触媒電極を酸素供給手段とすることにより、該ｎ型半導体光触媒電極により生成された酸素を前記第２の槽に供給することができる。従って、前記第２の槽に対する酸素の供給に要するエネルギーを軽減することができ、従来の微生物燃料電池に対し、より大きな出力を得ることができる。
【００１９】
また、本発明の第３の形態の微生物燃料電池は、有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物を収容する第１の槽と、第１の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、該第２の槽に酸素を供給する酸素供給手段と、該第１の槽に配設された第１の電極と、該第２の槽に配設された第２の電極とを備える微生物燃料電池において、前記酸素供給手段は、ｐ型半導体光触媒電極と、該ｐ型半導体光触媒電極に電気的に接続された対極とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の形態の微生物燃料電池によれば、前記ｐ型半導体光触媒電極に光を照射すると、該ｐ型半導体光触媒の触媒作用により生成する正孔が水中の水酸イオンと反応して酸素を生成する。そこで、前記ｐ型半導体光触媒電極を酸素供給手段とすることにより、該ｐ型半導体光触媒電極により生成された酸素を前記第２の槽に供給することができる。従って、前記第２の槽に対する酸素の供給に要するエネルギーを軽減することができ、従来の微生物燃料電池に対し、より大きな出力を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の第４の形態の微生物燃料電池は、有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物を収容する第１の槽と、第１の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、該第２の槽に酸素を供給する酸素供給手段と、該第１の槽に配設された第１の電極と、該第２の槽に配設された第２の電極とを備える微生物燃料電池において、前記酸素供給手段は、白金担持超光触媒層を備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第４の形態の微生物燃料電池によれば、前記白金担持超光触媒層に光を照射すると、該白金担持超光触媒層の触媒作用により水が分解されて水素と酸素とを生成する。そこで、前記白金担持超光触媒層を酸素供給手段とすることにより、該白金担持超光触媒層により生成された酸素を前記第２の槽に供給することができる。従って、前記第２の槽に対する酸素の供給に要するエネルギーを軽減することができ、従来の微生物燃料電池に対し、より大きな出力を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の第４の形態の微生物燃料電池によれば、前記白金担持超光触媒層は、それ自体を担持する電極と対極とを必要としないので、全体の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の形態の微生物燃料電池の構成を示す説明的断面図。
【図２】本発明の第２の形態の微生物燃料電池の構成を示す説明的断面図。
【図３】本発明の第３の形態の微生物燃料電池の構成を示す説明的断面図。
【図４】本発明の第４の形態の微生物燃料電池の構成を示す説明的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２６】
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態の微生物燃料電池１について説明する。微生物燃料電池１は、微生物を収容する第１の槽としての微生物槽２と、プロトン透過膜３を介して微生物槽２に隣接する第２の槽としての水槽４とを備えている。微生物槽２と水槽４とにはそれぞれ第１、第２の電極としての電極５，６が配設されており、電極５，６は外部回路を構成する導線７により接続されている。また、導線７の途中には負荷７ａが設けられている。
【００２７】
また、微生物槽２は、プロトン透過膜８を介して微生物槽２に隣接する第３の槽としての付属水槽９を備えている。付属水槽９には光触媒電極１０が配設されており、光触媒電極１０は導線１１を介して電極５に接続されている。また、付属水槽９は導管１２を介して水槽４に接続されている。
【００２８】
微生物槽２に収容されている微生物は、有機物を分解して電子とプロトンとを生成する微生物であればよく、例えば、Shewanella属、Geobacter属等の細菌等の嫌気性微生物を用いることができる。微生物槽２は、前記微生物と共に水が収容されていてもよく、イオンが移動できる程度の水分を含む土壌が収容されていてもよい。
【００２９】
前記有機物としては、前記微生物の基質となるものであればどのようなものでもよいが、ヘドロ、汚泥等の廃棄物を用いることにより、該微生物に該廃棄物の処理を行わせることができ、好都合である。
【００３０】
微生物槽２に配設される電極５としては、前記微生物の担体となると共に集電体として作用するものであればどのような材料からなるものでもよい。このような電極５として、例えば、竹炭、カーボンフェルト、グラファイトフェルト等からなるものを挙げることができる。
【００３１】
水槽４に収容される液体は、イオン伝導性を備える液体であればどのような液体であってもよく、このような液体として例えば、水（Ｈ２Ｏ）、海水（ＮａＣｌを含有したＨ２Ｏ）等を挙げることができる。水槽４に配設される電極６としては、Ｐｔ、Ｃｏ等からなるものを挙げることができる。
【００３２】
付属水槽９に収容される液体は、イオン伝導性を備える液体であればどのような液体であってもよく、このような液体として例えば、水（Ｈ２Ｏ）、海水（ＮａＣｌを含有したＨ２Ｏ）等を挙げることができる。付属水槽９に配設される光触媒電極１０としては、光触媒からなる電極であればどのようなものであってもよく、例えば、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＷＯ３、Ｆｅ２Ｏ３等の光触媒からなるものを挙げることができる。
【００３３】
また、プロトン透過膜３，８としては、ナフィオン（デュポン社製、商品名）、アシプレックス（旭化成株式会社製、商品名）、フレミオン（旭硝子株式会社製、商品名）等のそれ自体公知のものを用いることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の微生物燃料電池１の作動について説明する。
【００３５】
微生物燃料電池１では、付属水槽９に光線を照射すると、該光線を光触媒電極１０が受光し、前記光触媒の触媒作用により水を分解して、次式（１）のように酸素、プロトン及び電子を生成する。
【００３６】
Ｈ２Ｏ  →  １／２Ｏ２  ＋  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  ・・・（１）
前記酸素は導管１２を介して水槽４に供給され、前記プロトンはプロトン透過膜８を介して微生物槽２に移動する。また、前記電子は導線１１を介して電極５に供給される。
【００３７】
一方、微生物槽２では、図示しない基質供給手段により微生物槽２に供給される前記有機物を前記微生物が分解して、二酸化炭素、プロトン及び電子を生成する。前記プロトンは、付属水槽９で生成したプロトンと共にプロトン透過膜３を介して水槽４に移動する。また、前記電子は、付属水槽９から導線１１を介して供給される電子と共に、電極５から導線７を介して取出され、水槽４の電極６に供給される。
【００３８】
また、水槽４では、微生物槽２からプロトン透過膜３を介して供給された前記プロトンが、電極６において前記電子を受け取ると共に、付属水槽９から導管１２を介して供給される酸素と反応して水を生成する。
【００３９】
この結果、微生物燃料電池１では、電極５から取出される電子により、導線７に設けられた負荷７ａに対して仕事をすることができる。このとき、微生物燃料電池１では、微生物槽２で前記微生物の作用により生成した電子に加え、付属水槽９で光触媒電極１０の作用により生成した電子も電極５から取出される。従って、前記微生物の作用により生成した電子のみを用いる場合に比較して、より大きな出力を得ることができる。
【００４０】
また、微生物燃料電池１では、付属水槽９で生成した酸素を導管１２を介して水槽４に供給しているので該酸素が微生物槽２に流入することがなく、前記微生物が嫌気性微生物である場合にはその活動を阻害することを防止することができる。また、付属水槽９で生成した酸素を導管１２を介して水槽４に供給するので、別途水槽４に酸素供給手段を設ける必要がなく、水槽４に該酸素供給手段を設ける場合に比較して、より大きな出力を得ることができる。
【００４１】
ただし、水槽４には、必要に応じてエアレーション装置等のような酸素供給手段を設けるようにしてもよい。
【００４２】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態の微生物燃料電池２１について説明する。ここで、図１に示す微生物燃料電池１と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４３】
図２に示す微生物燃料電池２１は、微生物を収容する微生物槽２と、プロトン透過膜３を介して微生物槽２に隣接する水槽４とを備えている。微生物槽２と水槽４とにはそれぞれ電極５，６が配設されており、電極５，６は外部回路を構成する導線７により接続されている。また、導線７の途中には負荷７ａが設けられている。
【００４４】
また、水槽４は、プロトン透過膜２２を介して水槽４に隣接する付属水槽２３を備えている。付属水槽２３にはｎ型半導体光触媒電極２４が配設されており、ｎ型半導体光触媒電極２４は導線２５を介して、水槽４に配設された対極２６に接続されている。また、付属水槽２３は導管２７を介して水槽４に接続されている。
【００４５】
付属水槽２３に収容される液体は、イオン伝導性を備える液体であればどのような液体であってもよく、このような液体として例えば、水（Ｈ２Ｏ）、海水（ＮａＣｌを含有したＨ２Ｏ）等を挙げることができる。付属水槽２３に配設されるｎ型半導体光触媒電極２４としては、ｎ型半導体光触媒からなる電極であればどのようなものであってもよく、例えば、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＷＯ３、Ｆｅ２Ｏ３等のｎ型半導体光触媒からなるものを挙げることができる。
【００４６】
また、水槽４に配設された対極２６としては、Ｐｔ、Ｃｏ等からなるものを挙げることができる。プロトン透過膜２２としては、プロトン透過膜３と同一のものを用いることができる。
【００４７】
次に、本実施形態の微生物燃料電池２１の作動について説明する。
【００４８】
微生物燃料電池２１では、付属水槽２３に光線を照射すると、該光線をｎ型半導体光触媒電極２４が受光し、前記光触媒の触媒作用により電子を生成する。前記電子は、次式（２）に示すように、水と反応することにより水素と水酸イオンとを生成し、該水酸イオンからさらに酸素と水と電子とを生成する。
【００４９】
〔光触媒電極〕    ２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  Ｈ２＋２ＯＨ−
２ＯＨ−  →  １／２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−      ・・・（２）
前記酸素は導管２７を介して水槽４に供給され、前記プロトンはプロトン透過膜２２を介して水槽４に移動する。また、前記電子は導線２５を介して対極２６に供給される。対極２６では、次式（３）に示すように、プロトン透過膜２２を介して水槽４に移動した前記プロトンが、ｎ型半導体光触媒電極２４から供給される電子を受け取って水素を生成する。
【００５０】
〔対極〕          ２Ｈ＋＋２ｅ−  →  Ｈ２                      ・・・（３）
この結果、全体反応としては、次式（４）のように、水から水素と酸素とを生成することになる。
【００５１】
〔全体反応〕      Ｈ２Ｏ  →  Ｈ２＋１／２Ｏ２                  ・・・（４）
微生物燃料電池２１では、前述のように、付属水槽２３で生成した前記プロトンを水槽４に移動させ、対極２６で水素としている。従って、ｎ型半導体光触媒電極２４から該プロトン及び該電子が取り除かれることとなり、前記水の分解による酸素の生成を促進することができる。
【００５２】
一方、微生物槽２では、図示しない基質供給手段により微生物槽２に供給される前記有機物を前記微生物が分解して、二酸化炭素、プロトン及び電子を生成する。前記プロトンは、プロトン透過膜３を介して水槽４に移動する。また、前記電子は、電極５から導線７を介して取出され、水槽４の電極６に供給される。
【００５３】
そして、水槽４では、微生物槽２からプロトン透過膜３を介して供給された前記プロトンが、電極６において前記電子を受け取ると共に、付属水槽２３から導管２７を介して供給される酸素と反応して水を生成する。
【００５４】
この結果、微生物燃料電池２１では、電極５から取出される電子により、導線７に設けられた負荷７ａに対して仕事をすることができる。このとき、微生物燃料電池２１では、付属水槽２３で生成した酸素を導管２７を介して水槽４に供給するので、別途水槽４に酸素供給手段を設ける必要がなく、水槽４に該酸素供給手段を設ける場合に比較して、より大きな出力を得ることができる。
【００５５】
尚、微生物燃料電池２１では、付属水槽２３を設けることなく、水槽４にｎ型半導体光触媒電極２４と対極２６とを配設し、水槽４に光線を照射するようにしてもよい。
【００５６】
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施形態の微生物燃料電池３１について説明する。ここで、図１に示す微生物燃料電池１と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５７】
図３に示す微生物燃料電池３１は、微生物を収容する微生物槽２と、プロトン透過膜３を介して微生物槽２に隣接する水槽４とを備えている。微生物槽２と水槽４とにはそれぞれ電極５，６が配設されており、電極５，６は外部回路を構成する導線７により接続されている。また、導線７の途中には負荷７ａが設けられている。
【００５８】
また、水槽４は、プロトン透過膜３２を介して水槽４に隣接する付属水槽３３を備えている。水槽４には、ｐ型半導体光触媒電極３４が配設されており、ｐ型半導体光触媒電極３４は導線３５を介して、付属水槽３３に配設された対極３６に接続されている。
【００５９】
付属水槽３３に収容される液体は、イオン伝導性を備える液体であればどのような液体であってもよく、このような液体として例えば、水（Ｈ２Ｏ）、海水（ＮａＣｌを含有したＨ２Ｏ）等を挙げることができる。水槽４に配設されるｐ型半導体光触媒電極３４としては、ｐ型半導体光触媒からなる電極であればどのようなものであってもよく、例えば、ＣａＦｅ２Ｏ４等のｐ型半導体光触媒からなるものを挙げることができる。
【００６０】
また、付属水槽３３に配設された対極３６としては、Ｐｔ、Ｃｏ等からなるものを挙げることができる。プロトン透過膜３２としては、プロトン透過膜３と同一のものを用いることができる。
【００６１】
次に、本実施形態の微生物燃料電池３１の作動について説明する。
【００６２】
微生物燃料電池３１では、水槽４に光線を照射すると、該光線をｐ型半導体光触媒電極３４が受光し、前記光触媒の触媒作用により正孔を生成する。前記正孔（ｈ＋）は、次式（５）に示すように、水中の水酸イオン（ＯＨ−）と反応することにより、酸素と水を生成する。
【００６３】
〔光触媒電極〕    ４ｈ＋  ＋  ４ＯＨ−  →  Ｏ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ  ・・・（５）
このとき、対極３６では前記正孔に対応する電子を生成し、該電子が次式（６）に示すように水中のプロトンと反応して水素を生成する。
【００６４】
〔対極〕          ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｈ２            ・・・（６）
この結果、全体反応としては、次式（７）のように、水から水素と酸素とを生成することになる。
【００６５】
〔全体反応〕      ２Ｈ２Ｏ  ＋  ４ｈ＋  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｈ２＋Ｏ２  ・・・（４）
微生物燃料電池３１では、前述のように、前記正孔に対応する電子から対極３６で水素を生成させている。従って、ｐ型半導体光触媒電極３４から前記電子が取り除かれることとなり、前記正孔による酸素の生成を促進することができる。
【００６６】
一方、微生物槽２では、図示しない基質供給手段により微生物槽２に供給される前記有機物を前記微生物が分解して、二酸化炭素、プロトン及び電子を生成する。前記プロトンは、プロトン透過膜３を介して水槽４に移動する。また、前記電子は、電極５から導線７を介して取出され、水槽４の電極６に供給される。
【００６７】
そして、水槽４では、微生物槽２からプロトン透過膜３を介して供給された前記プロトンが、電極６において前記電子を受け取ると共に、ｐ型半導体光触媒電極３４で生成した酸素と反応して水を生成する。
【００６８】
この結果、微生物燃料電池３１では、電極５から取出される電子により、導線７に設けられた負荷７ａに対して仕事をすることができる。このとき、微生物燃料電池３１では、水槽４に配設されたｐ型半導体光触媒電極３４により酸素を生成させるので、別途水槽４に酸素供給手段を設ける必要がなく、水槽４に該酸素供給手段を設ける場合に比較して、より大きな出力を得ることができる。
【００６９】
尚、微生物燃料電池３１では、付属水槽３３を設けることなく、水槽４にｐ型半導体光触媒電極３４と対極３６とを配設するようにしてもよい。
【００７０】
次に、図４を参照して、本発明の第４の実施形態の微生物燃料電池４１について説明する。ここで、図１に示す微生物燃料電池１と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７１】
図４に示す微生物燃料電池４１は、微生物を収容する微生物槽２と、プロトン透過膜３を介して微生物槽２に隣接する水槽４とを備えている。微生物槽２と水槽４とにはそれぞれ電極５，６が配設されており、電極５，６は外部回路を構成する導線７により接続されている。また、導線７の途中には負荷７ａが設けられている。
【００７２】
また、水槽４には、内壁面に白金担持超光触媒塗布層４２が設けられている。白金担持超光触媒塗布層４２を構成する白金担持超光触媒としては、特許第４０４８２６６号公報に記載のものを用いることができ、例えば、ＴｉＯ２からなる光触媒粒子をＰｔ粒子に担持させたものを挙げることができる。前記白金担持超光触媒によれば、対極を必要とすることなく、光線を照射するだけで酸素を生成させることができる。
【００７３】
次に、本実施形態の微生物燃料電池４１の作動について説明する。
【００７４】
微生物燃料電池４１では、水槽４に光線を照射すると、該光線を白金担持超光触媒塗布層４２が受光し、前記白金担持超光触媒の触媒作用により酸素を生成する。
【００７５】
一方、微生物槽２では、図示しない基質供給手段により微生物槽２に供給される前記有機物を前記微生物が分解して、二酸化炭素、プロトン及び電子を生成する。前記プロトンは、プロトン透過膜３を介して水槽４に移動する。また、前記電子は、電極５から導線７を介して取出され、水槽４の電極６に供給される。
【００７６】
そして、水槽４では、微生物槽２からプロトン透過膜３を介して供給された前記プロトンが、電極６において前記電子を受け取ると共に、白金担持超光触媒塗布層４２で生成した酸素と反応して水を生成する。
【００７７】
この結果、微生物燃料電池４１では、電極５から取出される電子により、導線７に設けられた負荷７ａに対して仕事をすることができる。このとき、微生物燃料電池４１では、水槽４の内壁面に配設された白金担持超光触媒塗布層４２により酸素を生成させるので、別途水槽４に酸素供給手段を設ける必要がなく、水槽４に該酸素供給手段を設ける場合に比較して、より大きな出力を得ることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１，２１，３１，４１…微生物燃料電池、  ２…微生物槽、  ４…水槽、  ９，２３，３３…付属水槽、  １０…光触媒電極、  ２４…ｎ型半導体光触媒電極、  ３４…ｐ型半導体光触媒電極、  ４２…白金担持超光触媒塗布層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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