بررسی عملکرد پیل سوختی میکروبی رسوبی در حضور کاتدهای برسی از جنس فلزهای گوناگون

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران

چکیده

پیل‌های سوختی میکروبی (MFC) به‌عنوان یکی از منابع تجدید پذیر تأمین انرژی محسوب می ­شوند. دراین‌بین پیل‌های سوختی میکروبی رسوبی (SMFC) جایگاه ویژه ­ای دارند، به ­ویژه در منطقه ­هایی که رسوب‌های غنی از مواد مغذی برای رشد میکروارگانیسم‌ های الکترون زا دارند. یکی از راه‌های تولید انرژی تجدید پذیر و غیر مخرب با استفاده از انرژی نهفته در رسوب، پیل سوختی میکروبی رسوبی می‌باشد. در این پژوهش برس ­های فلزی رسانا که دارای سطح مؤثر بالایی می‌باشند به‌عنوان کاتد در پیل‌های سوختی میکروبی رسوبی مورد ارزیابی قرار داده شد. عملکرد SMFCها در تولید توان الکتریکی برای چهار برس با جنس‌های آهن، فولاد ضدزنگ، برنج و مس در نقش کاتد این سامانه‌ها ارزیابی شد. همچنین مقاومت و طول عمر این الکترودها موردمطالعه قرار گرفت. نتیجه های به­ دست آمده از آزمون خوردگی نشان می‌دهد که کم ترین و بیش ترین میزان خوردگی به ترتیب مربوط به فولادضدزنگ و آهن بوده است. نتیجه ­های آزمون ­های پلاریزاسیون و توان‌گیری از سامانه‌ها نیز نشان داده که بالاترین میزان دانسیته توان تولیدی از SMFCها با استفاده از کاتد برس مسی بوده که برابر (µW/cm2382)  و کم ­ترین مقدار نیز برای کاتد برس برنجی برابر (µW/cm224/19) به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 [1] Alipanahi R Rahimnejad M. Effect of Different Ecosystems on Generated Power in Sediment Microbial Fuel Cell. International Journal of Energy Research, (2018).
[2] Domínguez-Garay A. Silica Colloid Formation Enhances Performance of Sediment Microbial Fuel Cells in a Low Conductivity Soil. Environmental Science & Technology,. 47(4): 2117-2122 (2013).
[3] Donovan C. Power Management System for a 2.5 W Remote Sensor Powered by a Sediment Microbial Fuel Cell. Journal of Power Sources, 196(3): 1171-1177. (2011).
[5] He Z, Shao H and Angenent LT. Increased Power Production from a Sediment Microbial Fuel Cell with a Rotating Cathode. Biosensors and Bioelectronics, 22(12): 3252-3255 (2017).
[6] Donovan C. Batteryless, Wireless Sensor Powered by a Sediment Microbial Fuel Cell. Environmental Science & Technology, 42(22): 8591-8596 (2008).
[8] Xu X, Zhao Q, Wu M. Removal and Changes of Sediment Organic Matter and Electricity Generation by Sediment Microbial Fuel Cells and Amorphous Ferric Hydroxide. Chemical and Biochemical Engineering Quarterly, 28(4): 561-566 (2015).
[9]Yang Q. Enhanced Phosphorus Flux from Overlying Water to Sediment in a Bioelectrochemical System. Bioresource Technology, 216: 182-187 (2016).
[11] Hsu L. Scale-up Considerations for Sediment Microbial Fuel Cells. RSC Advances, 3(36): 15947-1595. (2013).
[12] Jafary T. Biocathode in Microbial Electrolysis Cell; Present Status and Future Prospects. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 47: 23-33 (2015).
[13] Izadi P., Rahimnejad M., Ghoreyshi A. Power Production and Wastewater Treatment Simultaneously by Dual‐Chamber Microbial Fuel Cell Technique. Biotechnology and Applied Biochemistry, 62(4): 483-488 (2015).
[14] Zhang H. Effects of the Presence of Sheet Iron in Freshwater Sediment on the Performance of a Sediment Microbial Fuel Cell. International Journal of Hydrogen Energy, 40(46): 16566-16571 (2015).
[16] Yuksel E, Eyvaz M and Gurbulak E. Electrochemical Treatment of Colour Index Reactive Orange 84 and Textile Wastewater by using Stainless Steel and Iron Electrodes. Environmental Progress & Sustainable Energy, 32(1): 60-68 (2013).
[17] Sedriks A J. Corrosion of Stainless Steel, 2. (1996).
[18] Davies D. Stainless Steel as a Bipolar Plate Material for Solid Polymer Fuel Cells. Journal of Power Sources, 86(1): 237-242 (2000).
[20] Lee H Y. Corrosion of Metals. (2004).