燃料电池系统以及燃料电池系统用模块的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种燃料电池系统以及燃料电池系统用模块。
【背景技术】
[0002]微生物燃料电池为能源独立式的废水处理装置，其将废水(生活废水、工业废水)中所含有的有机物质的化学能转化成电能，并且对其有机物质进行氧化分解处理。
[0003]微生物燃料电池具有承载微生物的负极、以及与氧化物质接触的正极，对负极供给含有有机物质等的电解液，并且对正极供给含氧的水。负极以及正极通过经由外部电路相互连接从而形成闭合电路。在负极通过微生物的催化作用由电解液生成氢离子(H+)以及电子(e )，氢离子向正极移动，电子经由外部电路向正极移动。从负极移动而来的氢离子以及电子在正极与氧(O2)结合，成为水(H2O)被消耗。此时，回收流经闭合电路的电能。
[0004]微生物燃料电池通过微生物的催化作用(代谢反应、生物化学转换)，由有机基质等直接产生电能。因此，与采用从有机物质向沼气等的转换步骤的以往的能量回收系统相比，期待回收效率提高。另外，不只是发电，作为排水处理、有机废弃物处理、有机废弃物处理的附带设备等也可利用。
[0005]最近，使用气体扩散电极作为正极的微生物燃料电池备受关注(例如、专利文献Do气体扩散电极由例如多孔或者纺布状的材料组成，具有多孔性。通过该结构，能够将气相中(例如大气中)的氧向正极供给。也就是说，能够使来自负极的氢离子以及电子在正极与气相中的氧反应。
[0006]若能够通过采用气体扩散电极，将气相中的氧向正极供给，则与例如将溶解于水中的溶解氧向正极供给的情况相比，存在如下的优点。
[0007]将溶解氧向正极供给的情况下，存在如下问题，即废水等的被处理液所包含的有机物质的氧化以及发电被溶解氧的扩散速度限速。与之相对，气相中的氧的扩散速度与溶解氧的扩散速度相比极大，因此能够高效地进行有机物质的氧化以及发电。因此，能够期待燃料电池输出提高。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开第2010-102953号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]为了提高燃料电池系统的实用性，要求例如使被处理液的处理量增加，从而使处理能力或发电输出提高。于是，本发明人关注于连接采用气体扩散电极的多个燃料电池(以下，称为“电池单元”。)而得的系统构成。可是，经本发明人研究，发现存在如下情况，即在连接多个电池单元的构成中，因电池单元的配置，无法得到高的处理效率或发电效率。细节后述。
[0013]本申请的非限定的例示性的某实施方式提供采用气体扩散电极的、能够提高处理能力或者发电输出的燃料电池系统。
[0014]用于解决问题的手段
[0015]为解决上述课题，本发明的一方式为一种燃料电池系统，具备:多个电池单元，包括第一电池单元以及与所述第一电池单元相比在铅直方向位于下方的第二电池单元；以及至少一个连接部，包括连接所述第一电池单元与第二电池单元的第一连接部，多个电池单元分别具有:处理槽，具有供被处理液流通的流路；将所述被处理液供给至所述流路的液体供给口以及将所述被处理液从所述流路排出的液体排出口 ；至少一个电极单元，具有负极、至少一部分为多孔体的正极、以及配置于所述正极与所述负极之间的非导电性的离子透过膜，所述至少一个电极单元配置为所述负极与在所述流路中流通的所述被处理液接触，所述正极露出到气相中，所述第一连接部具有:连接路，使从所述第一电池单元的所述液体排出口排出的所述被处理液流通至所述第二电池单元的所述液体供给口 ；以及气压调整部，抑制与所述连接路中的所述被处理液的移动相伴的气压变动。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，能够实现采用气体扩散电极的、能够提高处理能力或者发电输出的燃料电池系统。
【附图说明】
[0018]图1是表示第一实施方式所涉及的燃料电池系统100的示意性的剖面图。
[0019]图2中(a)为说明燃料电池系统100的动作时的连接路9内的状态的图，(b)为说明比较例的燃料电池系统的动作时的连接路9内的状态的图。
[0020]图3中(a)及(b)为对燃料电池系统100中的气压调整部的构成进行例示的示意性的剖面图。
[0021]图4为对燃料电池系统100中的第一连接部20A的其他构成进行例示的示意性的剖面图。
[0022]图5是第一实施方式所涉及的其他燃料电池系统200的示意性的剖面图。
[0023]图6是第二实施方式所涉及的燃料电池系统300的示意性的剖面图。
[0024]图7是第三实施方式所涉及的燃料电池系统400的示意性的剖面图。
[0025]图8中(a)为第三实施方式所涉及的其他燃料电池系统500的示意性的剖面图，(b)为对燃料电池系统500中的电极单元部30进行例示的放大剖面图，(C)及(d)分别为对燃料电池系统500中的电池单元1A进行例示的斜视图。
[0026]图9是第四实施方式所涉及的燃料电池系统用模块600的示意性的剖面图。
【具体实施方式】
[0027]说明本发明人研究连接采用气体扩散电极的多个电池单元而得的系统构成所得的知识。
[0028]在以气体扩散电极为正极的各电池单元中，配置为气体扩散电极的表面与气相(例如大气)接触，负极的表面与被处理液接触。本发明人研究了将这样的电池单元沿重力方向(铅直方向)配置，被处理液从上方起依次在电池单元内流通的构成。其结果是，发现存在如下可能性，即在位于下方的电池单元中液压上升，被处理液向多孔性的气体扩散电极浸入。另外，有时被处理液在气体扩散电极内通过，从而向外部(气相侧)泄漏。这些现象例如在施加到气体扩散电极的被处理液的液压变得大于与气体扩散电极接触的气相的压力(例如大气)的情况下可能产生。
[0029]若发生被处理液向气体扩散电极(正极)浸入或被处理液的泄漏，则存在如下隐忧，正极与气相(氧)的界面即氧还原反应点减少，因此燃料电池的输出降低。像这样，存在即使采用气体扩散电极，但与气相中的氧的反应也受抑制，则也得不到高的处理效率或发电效率的可能性。
[0030]另外，这样的问题不限于利用微生物的代谢机构的燃料电池系统。只要是负极与液体接触并且对正极采用气体扩散电极的燃料电池系统，则都可能发生同样的问题。
[0031]本发明人基于上述知识进而深入研究。其结果是，发现了在沿铅直方向上下配置的两个电池单元之间能够抑制被处理液的液压上升的新构成。据此，能够抑制液压所致的被处理液向气体扩散电极内浸入或向外部泄漏，因此能够提高处理效率或发电效率。
[0032]本发明的一方式的概要如下。
[0033]本发明的一方式的燃料电池系统具备:多个电池单元，包括第一电池单元以及与所述第一电池单元相比在铅直方向位于下方的第二电池单元；以及至少一个连接部，包括连接所述第一电池单元与第二电池单元的第一连接部，所述多个电池单元各自具有:处理槽，具有供被处理液流通的流路；将所述被处理液供给至所述流路的液体供给口以及将所述被处理液从所述流路排出的液体排出口 ；至少一个电极单元，具有负极、至少一部分为多孔体的正极、以及配置于所述正极与所述负极之间的非导电性的离子透过膜，所述至少一个电极单元配置为所述负极与在所述流路中流通的所述被处理液接触，所述正极露出到气相中，所述第一连接部具有:连接路，使从所述第一电池单元的所述液体排出口排出的所述被处理液流通至所述第二电池单元的所述液体供给口 ；以及气压调整部，抑制与所述连接路中的所述被处理液的移动相伴的气压变动。
[0034]所述气压调整部例如也可以包括使所述连接路与具有所述连接路的内部空间的体积以上的体积的外部空间连通的开口部。
[0035]所述气压调整部例如也可以包括以与所述连接路的内部空间连通的方式设置的能够膨胀以及收缩的袋状体。
[0036]所述气压调整部例如也可以包括配置于所述连接路的压力调整阀。
[0037]所述外部空间的氧分压例如也可以设定为0.2atm以下。
[0038]所述外部空间的氮分压例如也可以设定为0.8atm以上。
[0039]所述第一连接部例如也可以还具备控制供给至所述连接路的所述被处理液的量的流通控制部。
[0040]所述流通控制部也可以包括能够开闭所述连接路的开闭部。
[0041]所述处理槽内的所述流路的水平方向的尺寸例如也可以为所述流路的铅直方向的尺寸以上。
[0042]所述至少一个电极单元例如也可以包括第一电极单元以及第二电极单元，所述第一电极单元的所述负极与所述第二电极单元的所述负极配置为隔着所述流路对置。
[0043]也可以是，所述第一电极单元例如从所述处理槽的第一侧面向所述处理槽的内部延伸，所述第二电极单元例如从所述处理槽的与所述第一侧面对置的第二侧面向所述处理槽的内部延伸，所述处理槽的所述流路在水平的面内蛇行(曲折)。
[0044]所述多个电池单元例如也可以还包括与所述第二电池单元相比配置于下方的、具有供所述被处理液流通的流路的其他电池单元，所述至少一个连接部例如还包括具有与所述其他电池单元的所述流路连接的连接路的其他连接部，所述燃料电池系