(57)【要約】【課題】微生物燃料電池へ酸化性ガスを供給するための配管構成を簡略化すると共に酸化性ガスの高い利用効率を確保することができる微生物燃料電池を提供する。【解決手段】微生物燃料電池１は槽ユニット２０と電極ユニット３０とを備える。槽ユニット２０は、電解槽２２と、電解槽２２の内部と外部とを連通させる連通口２３とを備える。電極ユニット３０は、気相室３２と、気相室３２内のガスと接触可能な正極３３と、微生物を保持する負極３４と、正極３３と負極３４との間に介在するイオン移動層３５と、気相室３２の内部と外部を連通させる第一通気口３６と、第一通気口３６とは異なる位置にあり気相室３２の内部と外部を連通させる第二通気口３７とを備える。気相室３２が第二通気口３７を介して連通口２３に連通している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽と、前記電解槽の内部と前記電解槽の外部とを連通させる連通口とを備える槽ユニットと、
気相室と、前記気相室内のガスと接触可能に構成されている正極と、微生物を保持する負極と、前記正極と前記負極との間に介在するイオン移動層と、前記気相室の内部と前記気相室の外部を連通させる第一通気口と、前記第一通気口とは異なる位置にあり前記気相室の内部と前記気相室の外部を連通させる第二通気口とを備える電極ユニットと、
を備え、
前記電極ユニットが前記槽ユニットに、前記気相室が前記第二通気口を介して前記連通口に連通するように取着されている微生物燃料電池。
【請求項２】
前記連通口に第一コネクタが設けられていると共に前記第二通気口に第二コネクタが設けられ、
前記電極ユニットが前記槽ユニットに着脱可能であると共に前記第二コネクタが前記第一コネクタに着脱可能であり、
前記第一コネクタと前記第二コネクタの各々が、前記第二コネクタが前記第一コネクタに取着されることで開くと共に前記第二コネクタが前記第一コネクタから脱離されることで閉じるように構成された自動開閉弁を備える請求項１に記載の微生物燃料電池。
【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し、詳しくは、電解槽を備える槽ユニットと、電極を備える電極ユニットとを備える微生物燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物燃料電池は、廃水中に含まれる有機物の化学エネルギーを微生物の触媒作用（代謝反応又は生物化学的変換）によって電気エネルギーに変換しつつ、その有機物を酸化分解処理する装置である。
【０００３】
例えば特許文献１には、電解槽の内部の密閉された内部空間に、嫌気性微生物が付着した負電極を保持すると共に有機性基質を滞留させて負電極を浸漬し、この電解槽の内部空間内に、外殻の少なくとも一部分がイオン透過性イオン移動層で形成され且つ内側に正電極が封入又は結合されたイオン移動層カセットを差し込むことで、微生物燃料電池を構成することが開示されている。この微生物燃料電池では、イオン移動層カセットには、イオン移動層カセット内にガスを供給するための通気管及びイオン移動層カセット内からガスを排出するための通気管が接続されている。これらの通気管は、イオン移動層カセットから電解槽の外部へ引き出されている。この通気管を通じてイオン移動層カセット内に、燃料である酸素が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９３８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、微生物燃料電池へ酸素などの酸化性ガスを供給するにあたって、特許文献１に記載の技術のように給気用の通気管と排気用の通気管という二種類の配管を電解槽の内部から電解槽の外部へ引き出すと、複雑な配管設計が必要となってしまう。また微生物燃料電池へ酸素を供給するために要するコストが大きいため、使用上の制約が多くなってしまう。一方、空気の自然拡散効果のみを利用して微生物燃料電池へ酸素を供給すると、特に微生物燃料電池が大型化した場合、微生物燃料電池へ酸素を充分に供給することが困難となる。
【０００６】
本発明は、上記の事由に鑑みてなされたものであり、微生物燃料電池へ酸化性ガスを供給するための配管構成を簡略化すると共に酸化性ガスの高い利用効率を確保す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】
【０００７】
本発明に係る微生物燃料電池は、電解槽と、前記電解槽の内部と前記電解槽の外部とを連通させる連通口とを備える槽ユニットと、気相室と、前記気相室内のガスと接触可能に構成されている正極と、微生物を保持する負極と、前記正極と前記負極との間に介在するイオン移動層と、前記気相室の内部と前記気相室の外部を連通させる第一通気口と、前記第一通気口とは異なる位置にあり前記気相室の内部と前記気相室の外部を連通させる第二通気口とを備える電極ユニットと、を備え、前記電極ユニットが前記槽ユニットに、前記気相室が前記第二通気口を介して前記連通口に連通するように取着されている。
【０００８】
本発明に係る微生物燃料電池では、前記連通口に第一コネクタが設けられていると共に前記第二通気口に第二コネクタが設けられ、前記電極ユニットが前記槽ユニットに着脱可能であると共に前記第二コネクタが前記第一コネクタに着脱可能であり、前記第一コネクタと前記第二コネクタの各々が、前記第二コネクタが前記第一コネクタに取着されることで開くと共に前記第二コネクタが前記第一コネクタから脱離されることで閉じるように構成された自動開閉弁を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、微生物燃料電池へ酸化性ガスを供給するための配管構成を簡略化することができると共に、酸化性ガスの高い利用効率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１Ａは本発明の第一の実施形態に係る微生物燃料電池を示す断面図、図１Ｂは図１Ａに示される微生物燃料電池のＸ−Ｘ断面図である。
【図２】図２Ａは本発明の第二の実施形態に係る微生物燃料電池を示す断面図、図２Ｂは図２Ａに示される微生物燃料電池のＸ−Ｘ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
本実施形態に係る微生物燃料電池１は、槽ユニット２０と電極ユニット３０とを備える。槽ユニット２０は、電解槽２２と、電解槽２２の内部と電解槽２２の外部とを連通させる連通口２３とを備える。電極ユニット３０は、気相室３２内のガスと接触可能に構成されている正極３３と、微生物を保持する負極３４と、正極３３と負極３４との間に介在するイオン移動層３５と、気相室３２の内部と気相室３２の外部を連通させる第一通気口３６と、第一通気口３６とは異なる位置にあり気相室３２の内部と気相室３２の外部を連通させる第二通気口３７とを備える。正極３３、負極３４及びイオン移動層３５は、電解槽２２の内部に配置されている。電極ユニット３０が槽ユニット２０に、気相室３２が第二通気口３７を介して連通口２３に連通するように取着されている。
【００１３】
このため、本実施形態では、燃料である酸素などの酸化性ガスが、電解槽２２の外部から連通口２３を通じて微生物燃料電池１へ供給され得る。酸化性ガスは、連通口２３及び第二通気口３７を介して気相室３２に供給されて、微生物燃料電池発電に利用される。気相室３２内に供給された酸化性ガスは、気相室３２内で拡散してから第一通気口３６を通じて気相室３２の外部へ排出されるため、酸化性ガスが微生物燃料電池発電に効率よく利用される。更に、微生物燃料電池１へ酸化性ガスを供給するための機構が簡略化される。
【００１４】
従って、微生物燃料電池１へ酸化性ガスを供給するための配管構成を簡略化することができると共に、酸化性ガスの高い利用効率を確保することができる。
【００１５】
本実施形態に係る微生物燃料電池１では、連通口２３に第一コネクタ２１が設けられていると共に第二通気口３７に第二コネクタ３１が設けられることが好ましい。電極ユニット３０が槽ユニット２０に着脱可能であると共に第二コネクタ３１が第一コネクタ２１に着脱可能であることも好ましい。第一コネクタ２１と第二コネクタ３１の各々が、自動開閉弁を備えることも好ましい。各自動開閉弁は、第二コネクタ３１が第一コネクタ２１に取着されることで開くと共に第二コネクタ３１が第一コネクタ２１から脱離されることで閉じるように構成されていることも好ましい。この場合、電極ユニット３０を槽ユニット２０から脱離させて電極ユニット３０をメンテナンスすることができ、このため電極ユニット３０のメンテナンスが容易となる。更に、電解槽２２に電解液４が保持された状態で、電極ユニット３０を槽ユニット２０に取着し或いは電極ユニット３０を槽ユニット２０から脱離しても、第二通気口３７から気相室３２内に電解液４が流入することがなく、電解槽２２中の電解液４が連通口２３から漏出することもない。更に、微生物燃料電池１へ酸化性ガスを供給するための機構が電極ユニット３０の着脱を妨げることがないため、電極ユニット３０の着脱が容易である。
【００１６】
以下、本発明の第一の実施形態について、更に詳しく説明する。
【００１７】
図１Ａ及び図１Ｂに、第一の実施形態に係る微生物燃料電池１を示す。第一の実施形態では、槽ユニット２０が、上述の通り電解槽２２と連通口２３とを備える。第一の実施形態では、連通口２３は電解槽２２の底部を貫通することで、電解槽２２の内部と電解槽２２の外部とを連通させている。連通口２３内には、第一コネクタ２１が設けられている。電解槽２２には、電解槽２２の内部にそれぞれ連通する流入管２４及び流出管２５が接続されている。
【００１８】
電極ユニット３０は、上述の通り、気相室３２と、正極３３と、負極３４と、イオン移動層３５と、第一通気口３６と、第二通気口３７とを備える。
【００１９】
第一の実施形態では、電極ユニット３０は中空の筐体３８を備える。この筐体３８の内部の空間が気相室３２である。第二通気口３７は筐体３８の底部を貫通することで、筐体３８の外部と筐体３８内部の気相室３２とを連通させている。第一通気口３６は、筐体３８の上部を貫通することで、筐体３８の外部と筐体３８内部の気相室３２とを連通させている。第二通気口３７内には、第二コネクタ３１が設けられている。
【００２０】
第一の実施形態の電極ユニット３０では、正極３３、イオン移動層３５及び負極３４が、この順番に積層している。これにより、正極３３、イオン移動層３５及び負極３４が、膜・電極複合体３９（ＭＥＡ）を構成している。
【００２１】
負極３４の材質は、例えばアルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、チタンなどの導電性金属、又はカーボンペーパー、カーボンフェルトなどの炭素材料である。負極３４はその厚さ方向に連続する空間（空隙）を有していてもよい。例えば負極３４は、多孔質または織布状の、内部に空隙を有する導電体シートであってもよい。負極３４は、厚さ方向に貫通する複数の貫通穴を有する金属板であってもよい。
【００２２】
負極３４には、微生物が保持されている。例えば負極３４の、イオン移動層３５とは反対側を向く面上に、微生物が保持されている。例えば負極３４の面上に微生物を含むバイオフィルムが固定されることで、負極３４に微生物が保持される。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。尚、微生物が、バイオフィルムによらずに負極３４に保持されていてもよい。
【００２３】
負極３４に保持される微生物は、嫌気性微生物であって、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。具体的には、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、及びSaccharomyces属細菌が、挙げられる。
【００２４】
負極３４は、微生物と共にメディエータ（電子伝達メディエータ分子）を保持していもよい。この場合、微生物と負極３４との間の電子の移動を、負極３４が保持するメディエータが媒介することで、微生物から負極３４への電子の移動効率が向上する。負極３４がメディエータを保持する代わりに、或いは負極３４がメディエータを保持すると共に、電解液４がメディエータを含有してもよい。この場合も、微生物と負極３４との間の電子の移動を電解液４中のメディエータが媒介することで、微生物から負極３４への電子の移動効率が向上する。負極３４が保持するメディエータ及び電解液４が含有するメディエータとしては、例えばニュートラルレッド（３−アミノ−７−ジメチルアミノ−２−メチルフェナジニウムクロリド）、アントラキノン−２，６−ジスルホン酸二ナトリウム（ＡＱＤＳ）、チオニン、フェリシアン化カリウム、及びメチルビオロゲンが挙げられる。
【００２５】
イオン移動層３５は、例えばイオン交換膜、固体電解質膜、ガラス繊維膜、又は合成繊維膜からなる。イオン移動層３５は、例えばプロトン伝導性を有する適宜のイオン交換膜からなる。イオン移動層３５の例として、Ｎａｆｉｏｎ（デュポン社製、登録商標）、Ｆｉｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製、登録商標）等の、プロトン伝導性を有するフッ素樹脂系イオン交換膜が挙げられる。
【００２６】
正極３３は、例えばガス拡散電極からなる。ガス拡散電極は、例えば撥水層とガス拡散層とを備える。撥水層はガス拡散層とイオン移動層３５との間に配置される。
【００２７】
撥水層は、撥水性と気体透過性とを併せ持つ層である。撥水層は、微生物燃料電池１における電気化学系中の気相と液相とを良好に分離しながら、気相から液相へ向かう気体の移動を許容するように構成される。撥水層は、多孔質であることが好ましい。この場合、撥水層は、高い気体透過性を有することができる。撥水層は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）からなる群から選択される一種以上の材料から作製される。
【００２８】
ガス拡散層は、例えば多孔質な導電性材料と、この導電性材料に担持されている触媒とを備える。尚、ガス拡散層が、多孔質且つ導電性を有する触媒から形成されてもよい。
【００２９】
ガス拡散層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から選択される一種以上の材料から構成される。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、グラファイト、活性炭、カーボンパウダ（例えば、カーボンブラック、バルカンXC-72R、アセチレンブラック、ファーネスブラック、デンカブラックを含む）、カーボンファイバ（グラファイトフェルト、カーボンウール、カーボン織布を含む）、カーボンプレート、カーボンペーパー、及びカーボンディスクが挙げられる。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。金属としては、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル及びチタンが挙げられる。
【００３０】
ガス拡散層における触媒は、例えば白金、白金合金などの貴金属触媒である。
【００３１】
ガス拡散層における触媒が、金属原子がドープされている炭素系材料であることも好ましい。金属原子としては、特に限定されないが、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、及びＡｕから選択される、一種以上の金属の原子であることが好ましい。この場合、炭素系材料が、特に酸素還元反応および酸素発生反応を促進させるための触媒として、優れた性能を有する。炭素系材料が含有する金属原子の量は、炭素系材料が優れた触媒性能を有するように適宜設定されればよい。
【００３２】
炭素系材料には、更に窒素原子、ホウ素原子、硫黄原子及びリン原子から選択される一種以上の非金属原子がドープされていることが好ましい。炭素系材料にドープされている非金属原子の量も、炭素系材料が優れた触媒性能を有するように適宜設定されればよい。
【００３３】
炭素系材料は、例えばグラファイト、無定形炭素等の炭素源原料をベースとし、この炭素源原料に金属原子と、窒素原子、ホウ素原子、硫黄原子及びリン原子から選択される一種以上の非金属原子とをドープすることで、得られる。
【００３４】
正極３３は、上述の通り気相室３２内のガスと接触可能であるように構成されている。すなわち、気相室３２内の酸化性ガスの分子が正極３３上へ到達して電気化学反応により還元され得るように、正極３３が構成されている。第一の実施形態では、筐体３８内の気相室３２と筐体３８の外部とを隔てる側壁上に、正極３３がある。側壁には開口３８１が形成され、この開口３８１を通じて、正極３３が気相室３２に露出している。これにより、正極３３が、気相室３２内のガスと接触可能であるように構成されている。
【００３５】
尚、気相室３２内の酸化性ガスの分子が正極３３上へ到達して電気化学反応により還元され得るならば、正極３３の構成は第一の実施形態に制限されない。
【００３６】
第一の実施形態では、一つの電極ユニット３０が、二つの膜・電極複合体３９を備えている。二つの膜・電極複合体３９の間に筐体３８が配置され、二つの膜・電極複合体３９の各々の正極３３が、筐体３８の気相室３２内のガスと接触可能に構成されている。勿論、一つの電極ユニット３０が一つの膜・電極複合体３９を備えてもよい。
【００３７】
第二コネクタ３１は、第一コネクタ２１に着脱可能である。上述の通り、第一コネクタ２１と第二コネクタ３１の各々が、第二コネクタ３１が第一コネクタ２１に取着されることで開くと共に第二コネクタ３１が第一コネクタ２１から脱離されることで閉じるように構成された自動開閉弁を備えることが好ましい。このような第一コネクタ２１及び第二コネクタ３１として、公知の自動開閉弁付きコネクタが適用可能である。この場合、第二コネクタ３１が第一コネクタ２１に取着されると、第二コネクタ３１と第一コネクタ２１の各々の自動開閉弁が開くことで、第二通気口３７と連通口２３とが連通する。これにより、気相室３２が第二通気口３７を介して連通口２３に連通する。
【００３８】
電極ユニット３０が槽ユニット２０における電解槽２２の内部に配置されると共に、第二コネクタ３１が第一コネクタ２１に取着されることで、電極ユニット３０が槽ユニット２０に取着される。この状態では、正極３３、負極３４及びイオン移動層３５が電解槽２２の内部に配置される。第一通気口３６は電解槽２２の上方に配置される。このため、第一通気口３６は電解槽２２の外部に配置されている。更に、気相室３２が第二通気口３７を介して連通口２３に連通している。
【００３９】
第一の実施形態では、第二コネクタ３１が第一コネクタ２１に取着されることで、電極ユニット３０が槽ユニット２０に固定されてもよい。すなわち、第一コネクタ２１が、槽ユニット２０に対して電極ユニット３０を固定していてもよい。第二コネクタ３１が第一コネクタ２１に取着されることで電極ユニット３０が槽ユニット２０に固定されると、電極ユニット３０が浮力により浮上することが抑制される。槽ユニット２０に対して電極ユニット３０を固定するために、第一コネクタ２１以外の適宜の構造が設けられてもよい。
【００４０】
一つの微生物燃料電池１が、複数の電極ユニット３０を備えてもよい。第一の実施形態では、微生物燃料電池１が、一つの槽ユニット２０と、この槽ユニット２０に着脱可能な二つの電極ユニット３０とを備える。槽ユニット２０は、二つの電極ユニット３０の各々に対応する連通口２３及び第一コネクタ２１を備える。
【００４１】
微生物燃料電池１を作動させる場合、例えばまず電極ユニット３０が槽ユニット２０に取着されている状態で、電解槽２２の内部に電解液４が供給され、電解槽２２が電解液４を保持する。電解液４は、例えば流入管２４を通じて電解槽２２内に供給される。
【００４２】
電解液４は、有機物を含有する。更に電解液４は、ＫＨ2ＰＯ4、Ｋ2ＨＰＯ4、（ＮＨ4）2ＳＯ4、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ、Ｎａ2Ｓ2Ｏ3・５Ｈ2Ｏ等の電解質を含有する。電解液４は、例えば有機物を含有する廃水に必要により電解質が添加されることで、調製される。
【００４３】
また、電解槽２２の外部から、連通口２３及び第二通気口３７を通じて気相室３２内に酸化性ガスが供給される。酸化性ガスとしては、酸素ガスが挙げられる。例えば連通口２３に配管が接続され、この配管にポンプなどによって酸化性ガスが供給されることで、配管、連通口２３及び第二通気口３７を通じて気相室３２内に酸化性ガスが供給されると共に気相室３２内のガスが第一通気口３６を通じて外部へ排出される。
【００４４】
また、正極３３及び負極３４を、外部回路に接続する。
【００４５】
このようにして微生物燃料電池１を作動させると、負極３４上では微生物の代謝によって電解液４中の有機物が分解され、電子、プロトン及び二酸化炭素が生じる。電子は負極３４から外部回路へ流れ、プロトンはイオン移動層３５を通過して正極３３へ到達する。正極３３上では、気相室３２から供給される酸化性ガスがプロトン及び電子と反応して還元される。これにより、酸化性ガスが酸素である場合には水が生じる。このような電気化学反応により、正極３３と負極３４との間に起電力が生じると共に、電解液４中の有機物が分解される。このため、発電が可能であると共に、電解液４中の有機物の分解処理が可能である。
【００４６】
処理後の電解液４は、流出管２５を通じて電解槽２２の外部へ排出される。微生物燃料電池１を作動させている間、電解液４が流入管２４を通じて連続的に電解槽２２へ供給されると共に電解槽２２の内部の電解液４が流出管２５を通じて連続的に排出されてもよい。
【００４７】
第一の実施形態では、酸化性ガスが第二通気口３７を通じて気相室３２に供給されると、この酸化性ガスは気相室３２内で上方へ拡散し、気相室３２の上端に達したら第一通気口３６から外部へ排出される。このため、気相室３２内全体に酸化性ガスが効率良く行き渡ると共に気相室３２内でガスの滞留が生じにくくなる。これにより、酸化性ガスが微生物燃料電池１における電気化学反応に効率良く利用され、微生物燃料電池１の発電効率が向上する。
【００４８】
尚、第一の実施形態において、酸化性ガスが第一通気口３６を通じて気相室３２に供給されると共に、気相室３２内のガスが第二通気口３７及び連通口２３を通じて外部へ排出されてもよい。酸化性ガスが第一通気口３６を通じて気相室３２に供給されるためには、ポンプ、ブロアなどによって酸化性ガスが第一通気口３６へ送られてもよい。また、連通口２３に配管が接続され、この配管に真空ポンプなどで負圧がかけられることで、気相室３２内のガスが第二通気口３７及び連通口２３を通じて吸引され、それに伴って酸化性ガスが第一通気口３６を通じて気相室３２内に流入させられてもよい。この場合も、気相室３２内全体に酸化性ガスが効率良く行き渡ると共に気相室３２内でガスの滞留が生じにくくなる。
【００４９】
電極ユニット３０のメンテナンス、交換等をおこなう場合には、第二コネクタ３１を第一コネクタ２１から脱離させることで、電極ユニット３０を槽ユニット２０から脱離させることができる。この場合、第一コネクタ２１及び第二コネクタ３１の各々が自動開閉弁を備えていれば、第二コネクタ３１を第一コネクタ２１から脱離させると各自動開閉弁が閉じる。このため、電解槽２２が電解液４を保持していても、第二通気口３７を通じて電解液４が気相室３２に流入することがなく、連通口２３を通じて電解槽２２から電解液４が漏出することもない。また、槽ユニット２０に電極ユニット３０が取着される場合、電解槽２２が電解液４を保持していても、槽ユニット２０に電極ユニット３０が容易に取着される。
【００５０】
図２Ａ及び図２Ｂに、第二の実施形態に係る微生物燃料電池１を示す。第二の実施形態に係る微生物燃料電池１も、第一の実施形態の場合と同様に電極ユニット３０と槽ユニット２０とを備える。電極ユニット３０は、第一の実施形態の場合と同じ構造を有する。
【００５１】
第二の実施形態における槽ユニット２０は、電解槽２２と、電解槽２２の内部と電解槽２２の外部とを連通させる連通口２３とを備え、更にガス流通管２６を備える。ガス流通管２６は、その長さ方向が水平方向に沿うように配置されている。ガス流通管２６は、電解槽２２を貫通している。
【００５２】
第二の実施形態では、連通口２３は、電解槽２２の内部とガス流通管２６とを連通させている。連通口２３は、ガス流通管２６の外周面から上方に突出する分岐管２７の終端部に設けられ、上方に向けて開口している。これにより、連通口２３は、ガス流通管２６を通じて、電解槽２２の内部と電解槽２２の外部とを連通させている。この連通口２３にも、第一の実施形態の場合と同様に、第一コネクタ２１が設けられている。
【００５３】
第二の実施形態でも第一の実施形態と同様に、電極ユニット３０が槽ユニット２０における電解槽２２の内部に配置されると共に、第二コネクタ３１が第一コネクタ２１に取着されることで、電極ユニット３０が槽ユニット２０に取着される。この状態では、正極３３、負極３４及びイオン移動層３５が電解槽２２の内部に配置される。第一通気口３６は電解槽２２の上方に配置される。このため、第一通気口３６は電解槽２２の外部に配置されている。
【００５４】
更に、気相室３２が第二通気口３７を介して連通口２３に連通している。このため、気相室３２は、第二通気口３７及び連通口２３を介して、ガス流通管２６に連通している。
【００５５】
第二の実施形態に係る微生物燃料電池１を作動させる場合、例えばまず電極ユニット３０が槽ユニット２０に取着されている状態で、電解槽２２の内部に電解液４が供給され、電解槽２２が電解液４を保持する。
【００５６】
また、ポンプなどによって、酸化性ガスがガス流通管２６に供給される。これにより、ガス流通管２６、連通口２３及び第二通気口３７を通じて気相室３２内に酸化性ガスが供給されると共に、気相室３２内のガスが第一通気口３６を通じて外部へ排出される。
【００５７】
尚、第二の実施形態でも、酸化性ガスが第一通気口３６を通じて気相室３２に供給されると共に、気相室３２内のガスが第二通気口３７、連通口２３及びガス流通管２６を通じて外部へ排出されてもよい。酸化性ガスが第一通気口３６を通じて気相室３２に供給されるためには、ポンプ、ブロアなどで酸化性ガスが外部から第一通気口３６へ送られてもよい。また、ガス流通管２６に真空ポンプなどが負圧をかけることで、気相室３２内のガスが第二通気口３７及び連通口２３を通じて吸引され、それに伴って酸化性ガスが第一通気口３６を通じて気相室３２内に流入させられてもよい。
【００５８】
また、正極３３及び負極３４に、外部回路が接続される。
【００５９】
このようにして微生物燃料電池１を作動させると、第一の実施形態の場合と同様に、発電が可能であると共に、電解液４中の有機物の分解処理が可能である。
【００６０】
処理後の電解液４は、流出管２５を通じて電解槽２２の外部へ排出される。微生物燃料電池１を作動させている間、電解液４が流入管２４を通じて連続的に電解槽２２へ供給されると共に電解槽２２の内部の電解液４が流出管２５を通じて連続的に排出されてもよい。
【００６１】
第二の実施形態でも、第一の実施形態と同様に、酸化性ガスが微生物燃料電池１における電気化学反応に効率良く利用され、微生物燃料電池１の発電効率が向上する。更に、第二の実施形態でも、第二コネクタ３１を第一コネクタ２１から脱離させることで電極ユニット３０を槽ユニット２０から脱離させる場合、第一コネクタ２１及び第二コネクタ３１が自動開閉弁を備えていれば、電解槽２２の内部に電解液４が保持されていても、第二通気口３７を通じて電解液４が気相室３２に流入することがなく、連通口２３を通じて電解槽２２から電解液４が漏出することもない。また、槽ユニット２０に電極ユニット３０を取着する場合、電解槽２２の内部に電解液４が保持されていても、槽ユニット２０に電極ユニット３０を容易に取着することができる。
【００６２】
なお、上述した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。
【符号の説明】
【００６３】
１    微生物燃料電池
２０  槽ユニット
２１  第一コネクタ
２２  電解槽
２３  連通口
３０  電極ユニット
３１  第二コネクタ
３２  気相室
３３  正極
３４  負極
３５  イオン移動層
３６  第一通気口
３７  第二通気口
【図１】
2015191727.tif 000003
【図２】
2015191727.tif 000004