(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土もしくは泥から供給される電流発生菌を触媒として用い、かつ土もしくは泥から供給される有機物燃料の酸化を行うアノード電極と、空気中および水中から供給される酸素の還元を行うカソード電極とを備える微生物燃料電池であって、
対向するアノード電極とカソード電極との間に、酸素透過制限層のみ、または、酸素透過制限層と土もしくは泥のみが配置されており、
前記酸素透過制限層がハイドロゲルで形成され、カソード電極側からアノード電極側の酸素の拡散を制限し、かつ、アノード電極からカソード電極へのイオンの移動を可能とする機能を有する、微生物燃料電池。
【請求項２】
前記ハイドロゲルが高分子の糖鎖で形成されたものであ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】
前記カソード電極上に保湿層が設けられている、請求項１または２に記載の微生物燃料電池。
【請求項４】
前記酸素透過制限層のアノード電極側に微生物およびその養分の少なくともいずれかを交換可能な穴を１つ以上有する筐体をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項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、微生物燃料電池の電池構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）とを結合して水（Ｈ２Ｏ）を生成し、電子（ｅ−）を取り出す燃料電池は、反応によって生成するのが水だけであり、クリーンなエネルギーとして近年注目されている。しかしながら、水素を用いた燃料電池である水素燃料電池では、電極触媒に白金などの貴金属を用いるためにコスト高であり、かつ燃料である水素は身の回りにはなく、別途精製・改質が必要である。
【０００３】
これに対し、電極触媒に微生物を用いることで、身の回りの炭化水素類、アミノ酸類などの有機物からの発電可能な燃料電池として、微生物（バイオ）燃料電池が、低コストでクリーンなエネルギーとして注目されている。微生物燃料電池では、カソード電極で酸素の還元を行い、アノード電極では炭化水素類、アミノ酸類などの有機物燃料の酸化を行う構成が一般的である。微生物燃料電池において、カソード電極での酸素の還元においては、白金などの貴金属触媒以外に、カーボンなどの酸素還元能を有する電極材料で反応を行なうことができる。また微生物燃料電池において、アノード電極での燃料の酸化については、当該アノード電極に坦持された微生物が燃料を代謝（酸化）する過程で伝達される電子を電極が受け取ることで行われる。
【０００４】
たとえば特開２００７−３２４００５号公報（特許文献１）には、アノード槽（培養槽）とカソード槽（酸化還元反応槽）を絶縁性イオン交換膜で隔て、アノード槽にアノードの触媒となる微生物およびその燃料となる有機分子を混合した溶媒を封入し、カソード槽には酸素と電極間での電子媒介を担う分子を混合した、アノード槽とは異なる溶媒を封入した構造の微生物燃料電池が開示されている。
【０００５】
よりシンプルで低コストに微生物燃料電池を構成するためには、土中にアノードとなる電極を埋め込み、土表面にカソード電極を配置することで微生物燃料電池を構成することが可能である（Ｋｅｅｇｏ  Ｔｅｃｈ社のホームページの項目「Ｃｏｍｍｍｙｎｕｔｙ」の中の項目「Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ」（http://www.keegotech.com/Community/Education）で挙げられた公知資料（非特許文献１）を参照。たとえば、「Beginner Intro to MFCs」として挙げられた「Dirt = Power: An Intro to Microbial Fuel Cells」など）。このような電池構造であれば、微生物の抽出や、アノード溶液およびカソード溶液の調整、高度に分子透過選択性のある高価なイオン交換膜が不要となるため、安価かつ簡便に微生物燃料電池の実現が可能である。
【０００６】
しかし、こういった微生物燃料電池のアノードで用いられる微生物は、通常嫌気性であることが多い。ここで、嫌気性とは、偏性嫌気性と、通性嫌気性を含むものである。土や泥中に電極を配置して発電を行う場合、偏性嫌気性微生物は酸素の豊富な土および泥の表面部分には生息できず、また、通性嫌気性微生物では酸素の豊富な土および泥の表面部分では燃料の代謝（酸化）が行えないため、アノードは表面から離れた深い場所に配置せざるを得ない。また、酸素がアノード近傍に存在することで、アノードでの酸素還元反応が起こることによっても電池性能の低下が起こる。そのため、アノードとカソード間距離を広くせざるを得ず、電池の薄型化・小型化を難しくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３２４００５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｋｅｅｇｏ  Ｔｅｃｈ社のホームページ（http://www.keegotech.com/Community/Education）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのようは現状を鑑み、土や泥からの直接発電により、高い発電性能を有し、かつ薄型化・小型化が可能な微生物燃料電池を低コストで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】
本発明者らは上記の課題を解決するために、アノード電極・カソード電極間に「酸素透過制限層」を配置することに着目した。すなわち、本発明は以下のとおりである。
【００１１】
本発明の微生物燃料電池は、土もしくは泥から供給される電流発生菌を触媒として用い、かつ土もしくは泥から供給される有機物燃料の酸化を行うアノード電極と、空気中および水中から供給される酸素の還元を行うカソード電極とを備える微生物燃料電池であって、対向するアノード電極とカソード電極との間に酸素透過制限層を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の微生物燃料電池において、前記酸素透過制限層がハイドロゲルで形成された層であることが好ましく、前記ハイドロゲルが高分子の糖鎖で形成されたものであることがより好ましい。
【００１３】
本発明の微生物燃料電池は、前記カソード電極上に保湿層が設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明の微生物燃料電池は、前記酸素透過制限層のアノード電極側に微生物およびその養分の少なくともいずれかを交換可能な穴を１つ以上有する筐体をさらに備えることが、好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、土や泥からの直接発電より、薄型で高い発電性能を保つことが可能な微生物燃料電池を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１の微生物燃料電池１を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態２の微生物燃料電池１１を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態３の微生物燃料電池２１を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施の形態４の微生物燃料電池３１を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態５の微生物燃料電池４１を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態６の微生物燃料電池５１を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施の形態７の微生物燃料電池６１を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施の形態８の微生物燃料電池７１を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施の形態９の微生物燃料電池８１を模式的に示す図である。
【図１０】実施例１、比較例１の微生物燃料電池の出力電力の電極間距離変化を示したグラフである。
【図１１】実施例１の微生物燃料電池において、酸素透過制限層の厚みを変化させたときの出力電力をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１の微生物燃料電池１を模式的に示す図である。図１に示す例の微生物燃料電池１は、アノード電極２と、カソード電極３と、酸素透過制限層４と、土または泥５（５ａ，５ｂ，５ｃ）、筐体６を備える。図１に示す例において、筐体６は、一方に開口を有し、その開口が上方となるように配置され、その中に土または泥５（５ａ，５ｂ，５ｃ）が入れられる。図１に示す例では、筐体６の底側（下側）にアノード電極２が配置され、筐体６の開口側（上側）にカソード電極３が配置されている。
【００１８】
本発明の微生物燃料電池１は、アノード電極２とカソード電極３との間に酸素透過制限層４が間に挟まれているのであれば、アノード電極２、カソード電極３、酸素透過制限層４の配置に特に制限はないが、図１に示す例のように、一方に開口を有する筐体の開口側を上側とし、上から下へと順に、カソード電極３、酸素透過制限層４、アノード電極２と配置されていることが好ましい。上から下へと順に、アノード電極２、酸素透過制限層４、カソード電極３の順で配置されていてもよいが、重力により、カソード電極３、酸素透過制限層４、アノード電極２、土または泥５（５ａ，５ｂ，５ｃ）、およびそれらに含まれる水分が落下しにくいため、図１に示すように上から下へと順に、カソード電極３、酸素透過制限層４、アノード電極２と配置されていることが好ましい。
【００１９】
（アノード電極）
本発明の微生物燃料電池１において、アノード電極２は、土もしくは泥から供給される嫌気性の電流発生菌７を触媒として用い、かつ土もしくは泥から供給される有機物燃料の酸化を行うものである。このようなアノード電極２としては、導電性を必要とし、かつ腐食性に優れる材料が用いられ、このような材料として、好ましくは、ステンレス、白金、金、カーボンなどの材料や、金属などの導電材料にステンレス、白金、金、カーボンなどのコーティングを施したものなどを挙げることができる。
【００２０】
さらには微細構造、メッシュ状など、投影面積よりも電極面積を稼げる構造・形状を有するアノード電極２を用いると、微生物の吸着面積を増やすことができ、大きな発電電流を得ることができる。
【００２１】
カーボンフェルトやカーボンペーパーなどをアノード電極２に用いた場合には、電気抵抗も低く、微生物の吸着量も増やすことができ、また貴金属材料よりも低コストに抑えることができるが、この材料に限られない。
【００２２】
また、キノン系の分子や酸化鉄などの、電子媒介物質（電子メディエーター）をアノード電極２に用いることで、微生物との電子の交換をスムーズに行い、電流を向上させることもできるため、電子媒介物質（電子メディエーター）を電極周辺に配置したり、電極に固定化することもあるが、必ずしも必要というわけではない。
【００２３】
本発明において、アノード電極２に用いられる電流発生菌は、たとえばＳｈｅｗａｎｅｌｌａ菌、Ｇｅｏｂａｃｔｅｒ属細菌、Ｒｈｏｄｏｆｅｒａｘ  ｆｅｒｒｉｒｅｄｕｃｅｎｓ、Ｄｅｓｕｌｆｏｂｕｌｂｕｓ  ｐｒｏｐｉｏｎｉｃｕｓなど従来公知の適宜の嫌気性の電流発生菌が挙げられ、中でも、幅広い土壌中に豊富に含まれ、アノード電極との電子授受が容易であることから、Ｓｈｅｗａｎｅｌｌａ菌が好適である。また、アノード電極２によって酸化する有機化合物としては、たとえばグルコース、酢酸、乳酸などの炭化水素物、アミノ酸などが好ましい。
【００２４】
（カソード電極）
本発明の微生物燃料電池１において、カソード電極３は、空気中および水中から供給される酸素の還元を行うものである。このようなカソード電極３としては、導電性を必要とし、かつ腐食性に優れ、また電気化学的に酸素還元能を持つ材料が用いられ、このような材料としては、好ましくは、ステンレス、白金、金、カーボンなどの材料や、金属などの導電材料にステンレス、白金、金、カーボンなどのコーティングを施したものなどを挙げることができる。また、酸素還元能を有する酵素や微生物をコーティングした導電材料を電極に用いることもできる。
【００２５】
さらには、微細構造、メッシュ状など、投影面積よりも電極面積を稼げる構造・形状を有するカソード電極３を用いると、酸素との反応面積を増やすことができるため、その場合、大きな発電電流を得ることができる。
【００２６】
カーボンフェルトやカーボンペーパーなどをカソード電極３に用いた場合には、電気抵抗も低く、酸素還元可能な電極面積も増やすことができ、また貴金属材料よりも低コストに抑えることができるが、必ずしもこの材料に限られない。
【００２７】
また、カソード電極３には、フェロシアンイオンなどの、電子媒介物質（電子メディエーター）を用いることで、電極と酸素の電子の交換を円滑に行い、電流を向上させることもできるため、電子媒介物質（電子メディエーター）を電極周辺に配置したり、電極に固定化したりしてもよいが、必ずしも必要というわけではない。
【００２８】
（酸素透過制限層）
本発明の微生物燃料電池１は、上述のようなアノード電極２とカソード電極３との間に、酸素透過制限層４を有することをその大きな特徴とする。ここで、「酸素透過制限層」とは、空気に暴露されているカソード電極３側からアノード電極２の酸素の拡散を制限し、かつアノード電極２からカソード電極３へのイオンの移動を可能とする機能を有する層を指す。また「酸素透過制限層」における「層」は、微生物燃料電池１の筐体６の上下方向に対し垂直な平面を含み、筐体の開口の面積全域にわたって広がる層を指す。このような目的として用いる酸素透過制限層４の形成には、空気と接するカソード側からアノードへの酸素の拡散、浸透を阻害できるものであれば構わないが、低コストである点、土、泥、筐体６の形状に対応でき密に酸素を遮断できる点、塩分や密度の調整により材料の物性の調整が容易である点を考慮し、ハイドロゲル状のものが好ましく、特に寒天であることがより好ましい。
【００２９】
高分子材料を基材として、水分を多量に含むことにより形成されるハイドロゲルは、カソード電極３とアノード電極２の間に配置することにより、カソード側から侵入、拡散する酸素のアノードへの到達を物理的に遮断でき、かつイオン伝導性に優れるために、微生物燃料電池１の内部抵抗を損なうことなく電池を構成できる。また、ハイドロゲルの高分子構造、高分子材料、水分含有量、イオン強度などを調整することで、酸素透過度、イオン伝導性、柔軟性の調整が可能である点も、微生物燃料電池の設計自由度を向上させるメリットである。また、デュポン社製ナフィオン（登録商標）などを用いて酸素透過制限層を形成する場合に比べ、非常に安価に製造することができる。
【００３０】
また、ハイドロゲルは流動性が高いため、土の砂礫間や土と筐体間を埋めることができ、ガスケットを用いずとも密閉することが容易であり、酸素透過制限効果が高く、微生物燃料電池の部品点数を少なくできるために、さらに安価に製造することが可能であるという利点もある。
【００３１】
ハイドロゲルには様々な高分子材料を用いることができるが、たとえば寒天を用いることで、安価に効果的な製造が可能である。寒天は硬化させた後に挿入することもできるが、筐体内で硬化させることで、より確実な酸素透過制限効果が得られる。
【００３２】
なお、この酸素透過制限層４は、酸素の透過を物理的に制限（さらには防止）する材料の他、酸素を消費する材料などを用いることでも構成できる。たとえば酸素を還元する酵素のような材料を用いれば、酸素がアノード電極２に到達する前に、消費することが可能である。
【００３３】
本発明の微生物燃料電池において、図１には、酸素透過制限層４が、アノード電極２とカソード電極３と別体的に互いに分離されて形成された場合を示したが、酸素透過制限層４がアノード電極２およびカソード電極３と一体化されていても勿論よい。
【００３４】
（微生物燃料電池）
上述した構成を備える本発明の微生物燃料電池１では、アノード電極２とカソード電極３との間に酸素透過制限層４を備えることで、従来のような、カソード電極で反応する酸素がアノード電極に到達した場合にアノード電極の性能が減少してしまうという問題が起こることがなく、アノード電極２近傍での酸素濃度が減少され、性能が向上された微生物燃料電池を提供することができる。また、酸素透過制限層４を配置することで、従来必要であった高価なイオン交換（カチオン選択透過）膜を不要にでき、さらには、アノード電極２とカソード電極３との間の距離を小さくすることも可能であり、アノード電極とカソード電極との間の距離が大きいことによる電流のロスが生じることがなく、性能が向上され、薄膜化された微生物燃料電池を提供することができるという利点もある。
【００３５】
本発明の微生物燃料電池において、土または泥５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は特定のものを限らずに用いることができ、アノード電極２で触媒として利用可能な電流発生菌７とその養分が含まれるものであればよいが、腐葉土を用いることが好ましい。また、本発明の微生物燃料電池において、筐体６も特に制限されないが、たとえばプラスチックなど絶縁性を有するように形成されたものを用いることが好ましい。
【００３６】
また、図１には、アノード電極２、カソード電極３のそれぞれにリード線８，９が電気的に接続され、微生物発電により発生した電気を外部に取り出すことができるように構成された例が示されている。リード線８，９は、たとえば、制御回路（図示せず）、負荷（図示せず）などに電気的に接続されてもよい。
【００３７】
以下、図１に示した微生物燃料電池１の動作を説明する。
土または泥内に含まれる、嫌気性の電流発生菌（たとえば上述のＳｈｅｗａｎｅｌｌａ菌など）７はアノード電極２に吸着し、土または泥内に含まれる炭化水素物（たとえばグルコースや酢酸など）やアミノ酸などの有機物燃料を代謝（酸化）する際に電子伝達系から電子（ｅ−）がアノード電極へと放出される（酸化後の有機物燃料は酸化体となる）。この電子（ｅ−）が外部回路を通じてカソード電極３へと到達することで発電が起こる。
【００３８】
電子（ｅ−）と同時に生成したプロトン（Ｈ＋）は土または泥５や酸素透過制限層４を通過し、カソード電極３へと達する。電子（ｅ−）、プロトン（Ｈ＋）、空気中および水中の酸素（Ｏ２）がカソード電極３上で反応し、水が生成される。
【００３９】
カソード電極で消費されなかった酸素は、土または泥５を通過するか、土または泥５の水分中を拡散して、アノード電極２側へと向かって移動する。酸素透過制限層４ではその酸素の拡散や透過によるアノード電極２への到達を防いでいる。そのため、上述のように、アノード電極２の近傍では、酸素濃度を低く保つことができ、電極触媒として利用する嫌気性の電流発生菌７の生育を促すことができ、かつアノード電極２上での酸素の電極反応を防ぐことができるため、電池性能を高くしたり、アノード電極２とカソード電極３間の距離を狭くすることができ、微生物燃料電池１を薄型化することができる。
【００４０】
＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２の微生物燃料電池１１を模式的に示す図である。図２において、図１に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図２に示す例の微生物燃料電池１１は、アノード電極１２と酸素透過制限層１３とが互いに隣接して一体的に配置された点を除いては、図１に示した例の微生物燃料電池１と同様である。このように構成することで、図１に示した例の微生物燃料電池１と同様に、アノード電極１２への酸素透過制限効果が得られると共に、アノード電極１２および酸素透過制限層１３を同時に交換することが可能となる。また、アノード電極１２とカソード電極３の電極間距離を短くすることができるという利点もある。
【００４１】
＜実施の形態３＞
図３は、本発明の実施の形態３の微生物燃料電池２１を模式的に示す図である。図３において、図１、２に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図３に示す例の微生物燃料電池２１は、カソード電極２２と酸素透過制限層２３とが互いに隣接して一体的に配置された点を除いては、図１に示した例の微生物燃料電池１と同様である。このように構成することで、図１に示した例の微生物燃料電池１と同様に、カノード電極２２への酸素透過制限効果が得られると共に、カノード電極２２および酸素透過制限層２３を同時に交換することが可能となる。また、アノード電極２とカソード電極２２の電極間距離を短くすることができるという利点もある。
【００４２】
＜実施の形態４＞
図４は、本発明の実施の形態４の微生物燃料電池３１を模式的に示す図である。図４において、図１、２、３に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図４に示す例の微生物燃料電池３１は、アノード電極３２とカソード電極３３とが酸素透過制限層３４とを挟んで互いに隣接して一体的に配置された点を除いては、図１に示した例の微生物燃料電池１と同様である。このように構成することで、図１に示した例の微生物燃料電池１と同様に、カノード電極３３への酸素透過制限効果が得られると共に、アノード電極３２、カノード電極３３および酸素透過制限層３４を同時に交換することが可能となる。また、アノード電極３２とカソード電極３３の電極間距離をより短くすることができるという利点もある。
【００４３】
＜実施の形態５＞
図５は、本発明の実施の形態５の微生物燃料電池４１を模式的に示す図である。図５において、図１、２、３、４に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。本発明の微生物燃料電池は、図１に示した例のようにカソード電極３の上側は解放されていてもよいが、図５に示す例のように、カソード電極３の上側に、微生物燃料電池４１を乾燥から守る保湿層４２を備えていてよい。保湿層４２を備えていることにより、カソード電極３および土または泥５の保湿が可能となるため、微生物燃料電池４１の長期安定性を確保することができる。
【００４４】
保湿層４２は、微生物燃料の水分を保存できるものであればよく、たとえば、カソード電極上にプラスチックやポリマーなどを保湿層４２として蓋をするようにすればよい。その場合、外気と遮断されていてもよいが、保湿層４２として酸素透過性のフィルムなどを用いることで、カソード電極３および土または泥５を乾燥から守り、かつカソード電極３で発電時に消費される酸素を供給できるという利点がある。また、水分や酸素を放出する材料、好ましくは保湿を行いかつカソードで消費する酸素の供給が可能である材料で保湿層４２を形成してもよく、このような材料として植物などを好適に用いることができる。植物を用いる場合、微生物燃料電池内の土や泥に含まれる養分を活用し、植物の生育を行うことも可能である。
【００４５】
＜実施の形態６＞
図６は、本発明の実施の形態６の微生物燃料電池５１を模式的に示す図である。図６において、図１、２、３、４、５に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図６に示す例の微生物燃料電池５１は、筐体５２が底面に、微生物燃料電池５１の微生物、養分などを外部から交換可能な穴（貫通孔）５３を有する。このように本発明の微生物燃料電池は、微生物およびその養分の少なくともいずれかを交換可能な穴をその下部に１つ以上有する筐体をさらに備えていてもよい。このような穴を有する筐体を用いることで、筺体５２内に収められている土または泥５中の電流発生菌７およびその養分が減少した場合でも、外部より供給可能なため、微生物燃料電池５１の長期安定性を確保することができる。また、たとえば、農場の土に埋め込むことで長期的に発電を行ない、土地の有効活用を行うことも可能である。
【００４６】
＜実施の形態７＞
図７は、本発明の実施の形態７の微生物燃料電池６１を模式的に示す図である。図７において、図１、２、３、４、５、６に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図７に示す例の微生物燃料電池６１は、アノード電極６２、カソード電極６３、酸素透過制限層６４のそれぞれが分離可能かつ交換可能となっていること以外は、図１に示した微生物燃料電池１と同様である。このように、本発明の微生物燃料電池の各部位は、各部位で交換可能に設計されていてもよく、その場合、たとえばカソード電極６３のみが劣化した場合、カソード電極６３のみを交換すればよいなど、一部の部位のみを交換することで、微生物燃料電池の機能を回復・向上させることが可能であり、メンテナンス性に優れる微生物燃料電池を提供することができる。
【００４７】
＜実施の形態８＞
図８は、本発明の実施の形態８の微生物燃料電池７１を模式的に示す図である。図８において、図１、２、３、４、５、６、７に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図８に示す例の微生物燃料電池７１は、酸素透過制限層として、酸素消費層７２をアノード電極２とカソード電極３との間に設けたこと以外は図１に示した例の微生物燃料電池１と同様である。酸素消費層７２で酸素を消費するようにすることでも、酸素透過制限層として機能し、カソード電極３側から侵入する酸素がアノード電極２に到達することを防ぐことができる。このような酸素消費層７２には、たとえば酸素の還元を行う触媒（たとえば、グルコースオキシダーゼなど）を含ませてもよいし、酸素の吸収を行う材料（たとえば鉄化合物）などを含ませてもよい。
【００４８】
＜実施の形態９＞
図９は、本発明の実施の形態９の微生物燃料電池８１を模式的に示す図である。図９において、図１、２、３、４、５、６、７、８に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図９に示す例の微生物燃料電池８１は、土または泥５ａの底面方向に順に、酸素透過制限層４’、土または泥５ｄ、カソード電極３’を設け、さらに筺体６の底面の少なくとも１か所以上に穴５３を設けたこと以外は図１に示した例の微生物燃料電池１と同様である。このような形態とすることで、カソード電極の面積を増やすことができるため、発電能力に優れる微生物燃料電池を提供することができる。
【００４９】
以下に実施例により詳細に説明するが、本発明は実施例により何等限定されるものではない。
【００５０】
＜実施例１＞
アノード電極２およびカソード電極３として直径９０ｍｍの円形のカーボンフェルト（５ｍｍ厚）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ製）を用い、リード線８，９としてステンレス線を用い、アノード電極２およびカソード電極３として用いたカーボンフェルトに編み込むことで電気的に接続した。筐体６には直径９２ｍｍの円筒型のプラスチック容器を用いた。酸素透過制限層１３として直径９０ｍｍの寒天（たとえば、パイオニア企画社製）を使用し、筐体の上下方向に関して、アノード電極２とカソード電極３の間に配置した。土または泥５としては、市販されている腐葉土を用いた。このようにして、図１に示した構成の微生物燃料電池を作製した。
【００５１】
＜比較例１＞
酸素透過制限層を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の微生物燃料電池を作製した。
【００５２】
実施例１、比較例１でそれぞれ作製した微生物燃料電池を用いて、室温（２５℃）条件下において、アノード電極２、カソード電極３の端子間に可変抵抗を挿入し、出力電力を比較した。図１０は、酸素透過防止層を設けた微生物燃料電池（実施例１）と、酸素透過制限層を設けない微生物燃料電池（比較例１）の出力電力の電極間距離変化を示したグラフであり、縦軸は起電力（ｍＷ）、横軸は電極間距離（ｍｍ）である。図１０に示すように、実施例１、比較例１の各微生物燃料電池について、土または泥（５ｂ，５ｃ）の厚みを調整することで電極間距離を変えたところ、１０ｍｍの酸素透過制限層４を含む微生物燃料電池１では、同じ電極間距離でも高い性能が得られた。また図１１は、実施例１の微生物燃料電池において、酸素透過制限層４の厚みを変化させたときの出力電力をプロットしたグラフであり、縦軸は起電力（ｍＷ）、横軸は酸素透過制限層の厚み（ｍｍ）である。以上の結果から、酸素透過制限層を用いることで、性能が向上され、かつ薄型化も可能である微生物燃料電池を実現できることが分かる。
【符号の説明】
【００５３】
１  微生物燃料電池、２  アノード電極、３，３’  カソード電極、４，４’  酸素透過制限層、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  土または泥、６  筐体、７  嫌気性の電流発生菌、８，９  リード線、１１  微生物燃料電池、１２  アノード電極、１３  酸素透過制限層、２１  微生物燃料電池、２２  カソード電極、２３  酸素透過制限層、３１  微生物燃料電池、３２  アノード電極、３３  酸素透過制限層、３４  カソード電極、４１  微生物燃料電池、４２  保湿層、５１  微生物燃料電池、５２  筐体、５３  穴、６１  微生物燃料電池、６２  アノード電極、６３  カソード電極、６４  酸素透過制限層、７１  微生物燃料電池、７２  酸素消費層、８１  微生物燃料電池。
【図１】
0006351448.tif 000002
【図２】
0006351448.tif 000003
【図３】
0006351448.tif 000004
【図４】
0006351448.tif 000005
【図５】
0006351448.tif 000006
【図６】
0006351448.tif 000007
【図７】
0006351448.tif 000008
【図８】
0006351448.tif 000009
【図９】
0006351448.tif 000010
【図１０】
0006351448.tif 000011
【図１１】
0006351448.tif 000012