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公開番号2024046194
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-03
出願番号2022151434
出願日2022-09-22
発明の名称微生物燃料電池用支持体、微生物燃料電池、及びフローティングセンサ
出願人学校法人立命館
代理人個人
主分類H01M 8/16 20060101AFI20240327BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】底質のない環境や水深が大きい環境でも効率よく発電できる浮遊型の微生物燃料電池を提供する。
【解決手段】微生物燃料電池100Aは、カソード電極Cと、アノード電極Aと、カソード電極及びアノード電極を支持し、カソード電極及びアノード電極を液体において浮遊させるための浮力を生じさせる支持体100と、を備え、支持体は、カソード電極を上面が空気に触れるように支持するカソード支持部1と、アノード電極が液体に接するようにアノード電極を支持するアノード支持部2と、アノード支持部とカソード支持部とを接続する接続体3と、を備え、アノード支持部は、微生物を保持する保持材(例えば土壌S)が収容される第1収容空間20を有し、第1収容空間に収納された保持材にアノード電極が接するように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
カソード電極及びアノード電極を支持し、前記カソード電極及びアノード電極を液体において浮遊させるための浮力を生じさせる微生物燃料電池用電極支持体であって、
前記カソード電極を上面が空気に触れるように支持するカソード支持部と、
前記アノード電極が前記液体に接するように前記アノード電極を支持するアノード支持部と、
前記アノード支持部と前記カソード支持部とを接続する接続体と、を備え、
前記アノード支持部は、微生物を保持する保持材が収容される第１収容空間を有し、前記第１収容空間に収納された前記保持材に前記アノード電極が接するように構成されている
微生物燃料電池用支持体。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記保持材は、土壌を含む
請求項１に記載の微生物燃料電池用支持体。
【請求項３】
前記アノード支持部は、前記第１収容空間の内部に前記保持材とともに前記アノード電極を収容可能な容器形状を呈し、
前記アノード支持部には、前記アノード電極が前記液体に接するようにするための１以上の孔部が形成されている
請求項１に記載の微生物燃料電池用支持体。
【請求項４】
前記孔部は、少なくとも、前記アノード支持部の底面に形成され、
前記第１収容空間には、前記底面の上に前記アノード電極が重ねられ、前記アノード電極の上に前記保持材が重ねられる
請求項３に記載の微生物燃料電池用支持体。
【請求項５】
前記アノード支持部は、前記第１収容空間の上面を開放する開口を有し、
前記アノード支持部は、前記保持材の前記第１収容空間からの流出を防止するための、前記上面に配置されるカバーを有する
請求項４に記載の微生物燃料電池用支持体。
【請求項６】
前記カソード支持部は、内部に前記カソード電極を収容可能であり、前記液体の上方の空気が流入可能であるが前記液体が流入しないことで前記浮力を生じさせる第２収容空間を有する容器形状を呈している
請求項１に記載の微生物燃料電池用支持体。
【請求項７】
前記カソード支持部の底面には１以上の孔部が形成され、
前記カソード支持部の前記底面の外面側にはイオン交換膜が取り付け可能である
請求項６に記載の微生物燃料電池用支持体。
【請求項８】
前記接続体は、前記カソード支持部と前記アノード支持部との間の距離を可変とするように前記アノード支持部から前記カソード支持部までの長さが調整自在に構成されている
請求項１に記載の微生物燃料電池用支持体。
【請求項９】
カソード電極と、
アノード電極と、
前記カソード電極及び前記アノード電極を支持し、前記カソード電極及びアノード電極を液体において浮遊させるための浮力を生じさせる支持体と、
を備え、
前記支持体は、
前記カソード電極を上面が空気に触れるように支持するカソード支持部と、
前記アノード電極が前記液体に接するように前記アノード電極を支持するアノード支持部と、
前記アノード支持部と前記カソード支持部とを接続する接続体と、
を備え、
前記アノード支持部は、微生物を保持する保持材が収容される第１収容空間を有し、前記第１収容空間に収納された前記保持材に前記アノード電極が接するように構成されている
微生物燃料電池。
【請求項１０】
カソード電極と、
アノード電極と、
前記カソード電極及び前記アノード電極を支持し、前記カソード電極及びアノード電極を液体において浮遊させるための浮力を生じさせる支持体と、
を備え、
前記支持体は、
前記カソード電極を上面が空気に触れるように支持するカソード支持部と、
前記アノード電極が前記液体に接するように前記アノード電極を支持するアノード支持部と、
前記アノード支持部と前記カソード支持部とを接続する接続体と、
を備え、
前記アノード支持部は、微生物を保持する保持材が収容される第１収容空間を有し、前記第１収容空間に収納された前記保持材に前記アノード電極が接するように構成されている
フローティングセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、微生物燃料電池用支持体、微生物燃料電池、及びフローティングセンサに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、センシング対象の水面に浮遊させることで、水中の有機物に応じて発電されるフローティングセンサ（浮遊型の微生物燃料電池）を開示している。微生物燃料電池は、微生物の代謝反応を利用して有機物である燃料を電気エネルギーに変換し、発電する装置である。微生物燃料電池は、電極として、アノード電極とカソード電極とを備えている。微生物燃料電池は、燃料としての有機物が微生物によって分解されるときに発生する電子をアノード電極にて回収し、アノード電極から外部回路を経由してカソード電極へ移動させる。また、アノード電極において発生したプロトンは、カソード電極へ移動した電子と酸素と反応して水を生じさせる。
【０００３】
特許文献１は、微生物燃料電池が備えるアノード電極が、有機物を分解するための微生物を保持してもよいことを開示している。
【０００４】
特許文献２は、閉鎖性水域の底質環境を改善するための微生物燃料電池であって、水面もしくは水中に設置される少なくとも一つのカソードと、底質中に設置される少なくとも一つのアノードと、前記アノードとカソードとを電気的に接続する導線と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－７１４３４号公報
特開２０２２－７４７５号公報
【発明の概要】
【０００６】
浮遊型の微生物燃料電池において、特許文献１のようにアノード電極自体に微生物を保持させる場合、アノード電極自体が保持できる微生物の量を多くするのは困難であるため、発電量が制限されやすい。
【０００７】
一方、特許文献２の微生物燃料電池はアノードを底質中に設置するものであるため、土壌などの底質に豊富に含まれる微生物を利用して、効率よく発電できる。しかし、特許文献２の微生物燃料電は、アノードを底質中に設置するものであるため、底質のない環境や水深が大きい環境では発電することができない。このため、底質のない環境や水深が大きい環境では、特許文献１のような浮遊型が有利である。ところが、従来の浮遊型では、前述のように土壌などの底質に豊富に含まれる微生物を利用することができず、発電量が制限される。そのため、浮遊型において、底質のない環境や水深が大きい環境でも効率よく発電できるようにすることが望まれる。
【０００８】
本開示のある側面は、微生物燃料電池用支持体である。開示の微生物燃料電池用支持体は、カソード電極及びアノード電極を支持し、前記カソード電極及びアノード電極を液体において浮遊させるための浮力を生じさせる微生物燃料電池用電極支持体であって、前記カソード電極を上面が空気に触れるように支持するカソード支持部と、前記アノード電極が前記液体に接するように前記アノード電極を支持するアノード支持部と、前記アノード支持部と前記カソード支持部とを接続する接続体と、を備え、前記アノード支持部は、微生物を保持する保持材が収容される第１収容空間を有し、前記第１収容空間に収納された前記保持材に前記アノード電極が接するように構成されている。
【０００９】
本開示の他の側面は、微生物燃料電池である。開示の微生物燃料電池は、カソード電極と、アノード電極と、前記カソード電極及び前記アノード電極を支持し、前記カソード電極及びアノード電極を液体において浮遊させるための浮力を生じさせる支持体と、を備え、前記支持体は、前記カソード電極を上面が空気に触れるように支持するカソード支持部と、前記アノード電極が前記液体に接するように前記アノード電極を支持するアノード支持部と、前記アノード支持部と前記カソード支持部とを接続する接続体と、を備え、前記アノード支持部は、微生物を保持する保持材が収容される第１収容空間を有し、前記第１収容空間に収納された前記保持材に前記アノード電極が接するように構成されている。
【００１０】
本開示の他の側面は、フローティングセンサである。開示のフローティングセンサは、カソード電極と、アノード電極と、前記カソード電極及び前記アノード電極を支持し、前記カソード電極及びアノード電極を液体において浮遊させるための浮力を生じさせる支持体と、を備え、前記支持体は、前記カソード電極を上面が空気に触れるように支持するカソード支持部と、前記アノード電極が前記液体に接するように前記アノード電極を支持するアノード支持部と、前記アノード支持部と前記カソード支持部とを接続する接続体と、を備え、前記アノード支持部は、微生物を保持する保持材が収容される第１収容空間を有し、前記第１収容空間に収納された前記保持材に前記アノード電極が接するように構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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