申请日2015.09.16
公开(公告)日2017.04.19
IPC分类号H01M4/86; C02F3/28; H01M4/96; H01M8/16
摘要
电极(10)具备具有疏水性的第一扩散层(1)、担载催化剂(4)的第二扩散层(2)、配置在第一扩散层与第二扩散层之间且具有透氧性的透氧层(3)。而且，第二扩散层具有片状的碳材料。此外，燃料电池(100)具备担载微生物的负极(20)、透过氢离子的离子移动层(30)、介由离子移动层与负极隔开的由电极(10)构成的正极(40)。
摘要附图
权利要求书
1.一种电极，其具备：
具有疏水性的第一扩散层，
担载催化剂的第二扩散层，
配置在所述第一扩散层与所述第二扩散层之间、且具有透氧性的透氧层;
所述第二扩散层具有片状的碳材料。
2.根据权利要求1所述的电极，其中，
所述第二扩散层含有石墨;
所述石墨中的石墨烯层沿着与所述第一扩散层、所述第二扩散层及所述透氧层的层叠方向垂直的方向排列。
3.根据权利要求2所述的电极，其中，所述第二扩散层的ISO透气性为2.0×10-5μm/Pa·s～0.38μm/Pa·s。
4.根据权利要求2或3所述的电极，其中，所述第二扩散层的密度为0.10g/cm3～1.0g/cm3。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电极，其中，所述第二扩散层中，与所述第一扩散层、所述第二扩散层及所述透氧层的层叠方向垂直的方向的电阻率为20μΩ·m以下，且所述第一扩散层、所述第二扩散层及所述透氧层的层叠方向的电阻率为与所述层叠方向垂直的方向的电阻率的100倍以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电极，其中，
所述第二扩散层含有石墨;
在所述石墨中的石墨烯层的层间担载所述催化剂。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电极，其中，所述透氧层含有有机硅。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电极，其中，所述催化剂为氧还原催化剂。
9.一种燃料电池，其具备：
担载微生物的负极;
透过氢离子的离子移动层;
介由所述离子移动层与所述负极隔开的、由权利要求1～8中任一项所述的电极构成的正极。
10.根据权利要求9所述的燃料电池，其中，构成所述正极的所述第一扩散层以与含氧的气体接触的方式配置，所述第二扩散层以与被处理液接触的方式配置。
11.根据权利要求10所述的燃料电池，其中，所述被处理液含有有机物。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的燃料电池，其中，所述负极具备选自多孔质的导电体片、织布状的导电体片及无纺布状的导电体片中的至少一种。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的燃料电池，其中，
所述负极含有石墨;
所述石墨中的石墨烯层沿着与所述负极、所述离子移动层及所述正极的层叠方向垂直的方向排列。
14.根据权利要求9～13中任一项所述的燃料电池，其中，所述离子移动层具备选自多孔质的片材、织布状的片材及无纺布状的片材中的至少一种。
15.一种水处理装置，其具备：
担载对被处理液进行净化的微生物的负极;
透过氢离子的离子移动层;
介由所述离子移动层与所述负极隔开的、由权利要求1～8中任一项所述的电极构成的正极。
说明书
电极、燃料电池及水处理装置
技术领域
本发明涉及电极、燃料电池及水处理装置。详细地讲，本发明涉及可净化废水、且可生成电能的电极、以及采用该电极的燃料电池及水处理装置。
背景技术
近年来，作为可持续的能源，利用生物进行发电的微生物燃料电池引人注目。微生物燃料电池是利用微生物的代谢功能而将有机物等转换成电能的装置，是一边进行有机物的处理一边进行能量回收的优异的系统。但是，因微生物所发的电力非常小，输出的电流密度低，因而需要进一步改进。
作为以往的微生物燃料电池(细菌燃料电池)，公开了具有多个阳极和多个阴极、且这些阳极和阴极与要净化的液体液相相接的微生物燃料电池(例如参照专利文献1)。而且，该阳极及阴极分别具有在电路中以经过负载而电连接的方式配置的金属制导电体。此外，在金属制导电体与要净化的液体之间设有导电性涂层，通过该导电性涂层将该液体和导电体彼此隔离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2012-507828号公报
发明内容
在专利文献1的微生物燃料电池中，通过采用可防止金属制导电体腐蚀的导电性涂层而抑制了电池性能的下降。可是，该导电性涂层因与金属制导电体相比电阻高，而不能享受金属制导电体本来的低电阻性，有电池性能下降的问题。此外，例如即使在金属制导电体上设置导电性涂层，也有因长期间的使用而使金属制导电体腐蚀、使作为导电体的功能下降的顾虑。
本发明是鉴于这样的现有技术所具有的问题而完成的。而且，本发明的目的在于，提供电阻低、可提高电池性能的电极、以及使用该电极的燃料电池及水处理装置。
为了解决上述问题，本发明的第一方案涉及的电极具备：具有疏水性的第一扩散层、担载催化剂的第二扩散层、配置在第一扩散层与第二扩散层之间的具有透氧性的透氧层。而且，第二扩散层具有片状的碳材料。
本发明的第二方案涉及的燃料电池具备：担载微生物的负极、透过氢离子的离子移动层、介由离子移动层与负极隔开且由上述电极构成的正极。
本发明的第三方案涉及的水处理装置具备：担载对被处理液进行净化的微生物的负极、透过氢离子的离子移动层、介由离子移动层与负极隔开且由上述电极构成的正极。
