[发明专利]生物燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及生物燃料电池。

背景技术

根据近来的防止全球变暖这样的环境对策的观点，不产生碳酸气体的燃料电池得到了瞩目。作为该燃料电池，代表性的例子被称为所谓氢燃料电池。但是，氢燃料电池存在必须将氢气、天然气等可燃性气体用作燃料(质子源)这样的缺点。另一方面，在燃料电池中，有将生物量(biomass)作为质子源的生物燃料电池。生物燃料电池具有不利用可燃性气体这样的优点。另外，生物燃料电池虽然伴随碳酸气体的产生，但由于使用来自植物的生物量，不伴随碳酸气体的实质的增大。进而，生物燃料电池根据有机物资源的再利用这样的观点，当前得到瞩目，提出了各种生物燃料电池。

作为其一个例子，可以举出专利文献1。

在专利文献1的生物燃料电池中，具备负极的负极室(燃料极室)、和具备正极的正极室(氧极室)通过质子透过膜(隔膜)被隔开。在负极室中，与对生物量进行代谢分解的酶等生物触媒一起，存在电子介质(mediator)。另一方面，在正极室中，填充了包含例如多价金属离子(例如Fe³⁺)的电解液，被吹入氧。

在这样的生物燃料电池中，在负极室中，由于利用生物触媒的生物量分解，产生电子。该电子通过电子介质被传递到负极。到达负极的电子在外部电路中发挥了作用之后，到达正极。到达正极的电子使正极室中的高价数的多价金属离子还原，生成低价数的多价金属离子(Fe³⁺→Fe²⁺)。另外，在负极室中，由于利用生物触媒的生物量分解，产生质子。该质子透过质子透过膜被导入到正极室，在正极中与低价数的金属离子一起通过氧而被氧化。由此，与生成水的同时，低价数的金属离子返回到原来的价数高的金属离子。这些一连串的反应通过例如下述式表示：

<负极室>C₆H₁₂O₆+6H₂O→6CO₂+24H⁺+24_e^-

<正极室>e^-+Fe³⁺→Fe²⁺

4H⁺+4Fe²⁺+O₂→2H₂O+4Fe³⁺

通过连续地进行这样的电极反应，产生电流而进行发电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-287542号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

作为这样的生物燃料电池的燃料，能够使用包含纸浆以及SAP(Super Absorbent Polymer，超吸收性高分子)的已使用的纸尿片。在该情况下，以易于通过生物触媒分解的方式，在细致地破碎了的破碎物的状态下使用已使用的纸尿片。但是，在该破碎物中，不仅是纸浆以及SAP，而且还包含如塑料膜那样不会通过生物触媒分解的成分。因此，如果塑料膜等附着到负极的表面，则难以向负极传递电子，有发电效率降低的危险。即使在分解不充分的纸浆以及SAP附着到负极的情况下，也产生同样的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种在将已使用的纸尿片用作燃料的情况下，能够防止发电效率的生物燃料电池。

解决技术问题的技术方案

为了解决上述课题，根据本发明，提供一种生物燃料电池，对已使用的纸尿片的破碎物进行再利用来发电，具备：

正极、负极、以及对这些正极及负极进行电连接的外部电路；

正极区域，配置了所述正极；

负极区域，配置了所述负极；以及

质子透过膜，配置于所述正极区域与所述负极区域之间，

生物触媒与所述破碎物一起被收容在所述负极区域，

其特征在于，

所述负极区域通过网格被分离为电极区域和破碎物区域，

在所述电极区域内收容所述负极，在破碎物区域内收容所述破碎物。

进而，优选为所述质子透过膜由包括阳离子交换膜、和仅在所述阳离子交换膜的负极区域侧面形成的阴离子交换层的复合阳离子交换膜构成。其原因为，在负极区域生成的质子能够选择性地向正极移动。

进而，优选为在所述负极区域收容电子介质。其原因为，电子介质将在负极区域中生成的电子向负极搬运。