盐桥的影响从招待所污水污泥发电使用双室微生物燃料电池

文摘

一个国家的经济发展和物质的经济,能源作为原动机。未来的货币发展严重依赖能源的长期可用性是合理的,可以和环境友好。微生物燃料电池是一个总方法将生物废物转化为可持续发展和清洁能源。在目前的研究中,正在努力分析盐桥的影响生产的电力。不同的盐桥设计的基础MFC构造和效率是列表。结果表明,盐桥的数量影响能源生产。的MFC运行了20天,定期阅读被发现。在实验中进行了运用基于氯化钾的盐桥,2伏时产生的最大电流1 m使用氯化钾。

关键字

MFC,盐桥,生物能源、生物电、污水。

介绍

随着世界人口增加,找到替代方法是至关重要的能源生产、有机废物利用,可持续发展的未来1- - - - - -3]。能源消耗急剧增加导致不平衡的能源管理(4]。生物燃料电池可能提供解决所有这些问题[5]。他们把现成的衬底从可再生资源,并将其转换成有用的副产品生物电的代6- - - - - -9]。巴基斯坦的能源危机已经达到了惊人的水平,需要引起高度注意(10- - - - - -15]。目前意识到权力可以专门生产从自然物质的降解在MFC,尽管它是流程的准确的系统仍然是完全理解。废物从家庭、工业等基质的理想条件下代的权力,因为他们含有大量的容易可分解的生物量(15- - - - - -22]。在性质和潜力巨大的生物质isubiquitous衬底发电(23- - - - - -29日]。乙醇、丁醇、甲醇、甲烷、生物柴油和bio-hydrogen和电力可以从生物质生产(30.- - - - - -35]。在目前的研究中,尝试了发电利用污水污泥,从旅馆的迈赫兰海军工程技术大学Jamshoro。调查了解盐桥设计的影响和能力实现高能量输出。

材料和方法

衬底集合

污水污泥作为衬底的MFC收集旅馆的迈赫兰海军工程技术大学Jamshoro。酿酒cerverciae作为生物催化剂和铁氰化钾作为氧化剂用于污水污泥转化为电压利用双重有房间的MFC。

MFC组件

微生物燃料电池主要构成电极,阳极和阴极室和盐桥所示图1。阳极室是一个厌氧室,衬底和biocatalyst-Microorganisms。保持在有氧条件下阴极室。形成的盐桥阴极和阳极室之间的一座桥梁促进离子(质子)的转移。碳电极作为阳极和阴极。

MFC建设

盐Bridge-Immersed-Air阴极MFC由一个塑料容器的容量1升作为阳极室。阳极室包含基板和铜电极(阳极~ 85厘米²)。类似铜电极作为阳极作为阴极。盐桥的盐阴极沉浸在熔融阶段时,以确保完整的表面接触。雷竞技网页版50%的阴极表面暴露于大气。盐桥工作是由1米,2米,3米的氯化钾和20%的琼脂。盐桥被摔在PVC管(14厘米×3厘米)。及时采取了预防措施,以确保完整的阳极室的密封应用环氧树脂和蜡,以确保厌氧条件。

MFC操作

衬底(污泥)添加在阳极室和完全解决并保持厌氧条件。一批配置采用和阅读一段20天。阅读每天。

优化盐盐桥

各种强烈盐盐桥准备:一个著名的强盐氯化钾(氯化钾)是传输H测试效果⁺离子的盐桥。MFC与污水污泥衬底上设置了各自的强盐用于盐桥制造。

摩尔浓度的盐:盐桥是用摩尔浓度1米,2米,3米的氯化钾和琼脂浓度的20%。MFC与污水污泥基质与上述设置盐浓度盐桥。MFC运行了20天,定期阅读被发现。

测量的输出:MFC的输出是通过电压(V)表示。为此万用表使用,每次使用前校准。阻力270 ~受雇的实验,因此计算是基于它。

结果与讨论

分析各种强大的盐:在实验采用1米,2米,3米氯化钾基础盐桥,产生的最大电流是2伏特(表1- - - - - -4)(数据2- - - - - -5)。

表1。电压获得1 m氯化钾。

表2。获得的电压为2 m氯化钾。

表3。获得的电压与3 m氯化钾。

表4。电压获得1 m氯化钠。

摩尔浓度的盐:获得最大电流2伏在使用1 m的氯化钾浓度盐桥(表1和图2)。当前的研究证明盐桥的数量进行质子阳极扮演了一个角色。不同设计的MFC的盐桥,MFC和四个盐桥2伏。

讨论

的两个主要问题大大打乱了我们的生活;一个是保护我们的环境和毅力和其他能源危机。所以人们正在寻找高精通电力传输和使用替代能源的方法。MFC是研究的一个重要组成部分。MFC勘探的基本部分是降低费用和提高执行条件。近年来人们朝着生物技术和微生物来解决解决方案。MFC可以是一个电源模块和沿着这些线路承担能源保存关键部分和代用燃料使用。有独特的MFC和不同类型的电源模块。MFC可以用于不同的目的,例如,电力生产,bio-hydrogen生产、生物传感器和废水处理。大多数研究上执行mfc电池的增强系统的功率密度对阳极表面面积; little research has been carried out on examining the effects of voltage generation in correlation on fluctuating energy MFC parts. MFC relies upon the essential principle during which bioenergy is reborn into power. Utilization of substrate (sewage sludge) by microorganisms (酿酒cerverciae)在淹没条件下氧气二氧化碳和水。只是碰碰运气,末端电子受体氧取代通过中介的电子会不自由之间,哪有能力得到减少和传输电子的阳极室。当氧不存在然后二氧化碳,质子和电子。在目前研究中,两个塑料瓶(每个1 L)被用来制造阳极和阴极室。在阴极室盐溶液作为电解溶液是作为阴极电解液。亚甲蓝中介和碳源(污泥)分别在阳极室。亚甲蓝的功能是将电子转移到最终的电极。在这个实验中进行了运用强盐如氯化钾在1米,2米,3米,在1 m氯化钠浓度被用于制造盐桥。获得的结果与前面类似的结果。氯化钾是最有效的运输H +离子在阴极室。 It was observed that initially the voltage rises rapidly but soon the voltage starts falling down. Substrate sewage sludge (1000 ml) collected from Hostel of Mehran University of Engineering and Technology, Jamshoro, was used. Maximum current of 2 volts was obtained when using 1M concentration of KCl in salt bridge. The current study proved that the number of salt bridge which conducts protons to the anode plays a role. In different designs of MFC’s salt bridges, the MFC with four salt bridges produced 2 volts. During this study, it was noted that initially the voltage rises rapidly but soon voltage starts falling down. It was also noted that salt bridge generates more voltage which contains KCl salt than salt bridge which contains NaCl salt. This study shows that KCl salt is more efficient than NaCl for the generation of voltage from different bio wastes by using MFCs.

结论

MFC与在实验室测试使用一个固定的阻力,可能会想到是串行连接的外部电阻器。mfc电池电压输出急剧增加在过去的几年中,由于优化方式,降低其内部阻力。重新调节只能保守如果体积承载率可以扩展而不是减少含铌的效率。发电控制因素与水平内的电子改变电极室。从给定的研究因此,很明显,增加生产的权力mfc电池需要创新流模式和指挥方向,最大限度地减少内部阻力和发现策略改善阴极的潜力。材料的价格使用MFC开发的一个关键问题,大规模的应用技术。因此,开发一个价值有效的过程是环保和财产由于由于利用mfc电池内的生物降解污泥作为衬底。在这项研究中双有房间的MFC利用酿酒酵母其性能而受到审判。不同的盐桥进行了测试。2伏的MFC生成的最大电压。 The MFC was run for 20 days and readings were noted at regular intervals.

确认

作者非常感谢实验室设施提供这项工作在大学化学工程系迈赫兰工程与技术、Jamshoro。

引用

1. 波特MC.Electrical影响伴随有机化合物的分解,Proc。r . Soc。Ser。2003;84:260 - 276。
2. 艾伦RM和Bnetto惠普。从碳水化合物微生物举办:电力生产,达成。物化学。Biotechnol, 2004;39:27-40。
3. Rabaey K和微生物燃料电池是w:能源发电的新生物技术。生物科技趋势》2003;23:291 - 298。
4. 戴维斯F和Higson美国生物燃料cells-recent进步和应用,Biosens。Bioelectron 2007;22日:1224 - 1235。
5. Ieropoulos IA, et al。比较研究的三种类型的微生物燃料电池。酶活细胞科技2006;37:238 - 245。
6. 公园DH和Zeikus j .发电在微生物燃料电池中使用中性红electronophore,达成。环境活。2000;66:1292 - 1297。
7. 温柔L, et al。第一个示范的微生物燃料电池作为一种可行的电力供应:推动气象浮标,j .电源2008;179:571 - 575。
8. Lovley博士异化的金属还原物质。启微生物2003;47:263 - 290。
9. Kim黑洞等。直接电极反应的铁(III)减少细菌Shewanellaputrifaciens,j . Microbiol。Biotechnol 1993;9:127 - 131。
10. Kim HJ et al . mediatorless微生物燃料电池使用金属减少细菌Shewanellaputrefaciens、酶活。科技2002;30:145 - 152。
11. 债券博士和Lovley d .电力生产的核废料旁边sulfur-reducens连着电极,达成。环绕。Microbiol, 2003;69:1548 - 1555。
12. 分钟B, et al。微生物燃料电池发电使用膜和盐桥,水研究,2005;9:1675 - 1686。
13. 乔杜里SK和Lovley发电博士通过直接氧化葡萄糖mediator-less微生物燃料电池,生物科技Nat。》, 2003;21日:1229 - 1232。
14. Niessen J,等。利用碳水化合物对微生物燃料电池电力往细菌作用于淀粉、Electrochem。Commun, 2004;6:955 - 958。
15. Ringeisen BR,等。高功率密度从微型微生物燃料电池使用ShewanellaoneidensisDSP10包围。科学。Technol2006;40:2629 - 2634。
16. 他Z, et al。发电使用上流式微生物燃料电池,从人工废水环境。科学。抛光工艺。2005;39:5262 - 5267。
17. 张成泽JK, et al。建设和运营的小说调解人和membrane-less微生物燃料电池,学生物化学过程。2004;39:1007 - 1012。
18. 公园DH和Zeikus詹。提高发电的燃料电池和电极设计从微生物降解,Biotechnol。Bioengg 2003;81:348 - 355。
19. Aelterman P, et al .连续发电在高电压和电流使用微生物燃料电池堆叠,围住。科学。抛光工艺,2006;40:3388 - 3394。
20. 哦,SE和LoganBE。氢气和电力生产的食品加工废水利用发酵和微生物燃料电池技术,水研究2005;39:4673 - 4682。
21. Rozendal RA, et al。阳离子膜运输对pH值的影响,微生物燃料电池性能、环境。科学。抛光工艺,2006;40:5206 - 5211。
22. Grzebyk Pozniak M和g .微生物燃料电池(mfc电池)interpolymercation交换膜,9月Purif。电子2005;41:321 - 328。
23. 哦,et al .阴极性能的一个因素在微生物燃料电池发电,围住。科学。抛光工艺,2004;38:4900 - 4944。
24. Rosenbaum M, et al .调查electrocatalytic氧化乙醇的微生物燃料电池条件下铂黑,j .固态Electrochem2006;10:872 - 878。
25. Ieropoulos我,et al .模仿代谢:生物能源自治机器人的启发,学报2模仿动物和Artifcts国际研讨会,2003;191 - 194。
26. 刘H, et al .电化学辅助微生物生产醋酸的氢,围住。科学。抛光工艺,2003;4317 - 4320。
27. 龚M, et al . Sulfur-tolerant固体氧化物燃料电池阳极材料的应用,j .电源2007;168:289 - 298。
28. 金,et al。微生物燃料电池:最新进展,细菌社区和应用在发电之外,环绕。Eng。Res 2008; 13: 51 - 65。
29. 金小,等。评价过程来适应微生物燃料电池发电,达成。Microbiol。Biotechnol 2006;68:23-30。
30. 李J,醋酸等。使用电化学富集的微生物及其16 s rDNA分析,Microbiol。Lett2003;223:185 - 191。
31. 刘H,醋酸等。生产的电力或使用及微生物燃料电池、丁酸盐环境。科学。抛光工艺2005;39:658 - 662。
32. 范教授,等。改善mediator-less微生物燃料电池的阴极反应,j . Microbiol。Biotechnol, 2004;14:324 - 329。
33. Ragauskas J, et al。生物燃料和生物材料,可持续的前进道路科学2006;311:484 - 489。
34. 歌c .燃料处理低温和高温燃料电池,在21世纪可持续发展的挑战和机遇,Catal。今天,2002;77:17-49。
35. Aelterman P, et al .连续发电在高电压和电流使用微生物燃料电池堆叠,围住。科学。抛光工艺2006;40:3388 - 3394。