MIKROBIOLOGICZNE OGNIWO PALIWOWE Z KATODĄ Cu-B

Elektrody w mikrobiologicznych ogniw paliwowych najczęściej wykonywane są z tkaniny węglowej, czasami z 1% dodatkiem platyny. Praca przedstawia analizę możliwości wykorzystania stopu Cu-B jako katalizatora katody. Metodyka obejmuje przygotowanie katalizatora, analizę jego aktywności w redukcji H₂O₂ oraz porównanie zmian stężenia ChZT, NH₄⁺ oraz NO₃^- podczas oczyszczania ścieków komunalnych w reaktorze z napowietrzaniem oraz przy wykorzystaniu mikrobiologicznego ogniwa paliwowego z katodą Cu-B. Czas redukcji ChZT przy wykorzystaniu mikrobiologicznego ogniwa paliwowego z katodą Cu-B jest zbliżony do czasu redukcji przy napowietrzaniu. Uzyskana w ogniwie gęstość prądu (0,21 mA/cm²) oraz ilość energii elektrycznej jest niewielka (0,87 Wh), jednak pomiary przeprowadzono w reaktorach o pojemności 15 l. Uzyskana ilość energii pozwala jednak na eliminację energii koniecznej do napowietrzania zbiorników. Badania wykazały, więc że istnieje możliwość wykorzystania stopu Cu-B jako katalizatora katody mikrobiologicznego ogniwa paliwowego.

Pełny tekst (pdf)

[1]  Logan B.E.: Microbial fuel cell, John Wiley & Sons, 2007.

[2]  Logan B.E., Hamelers B., Rozendal R., Schrorder U., Keller J., Freguia S., Aelterman P., Verstraete W., Rabaey K.: Microbial fuel cells: Methodology and technology. Environmental Science & Technology. v.40, 2006, pp.5181-5192.

[3]  Rabaey K., Verstraete W.: Microbial fuel cells: novel biotechnology from energy generation. Trends Biotechnol. 23, 2005, pp.291-298.

[4]  Kim H.J., Park H.S., Hyun M.S., Chang I.S., Kim M., Kim B.H.: A mediator-less microbial fuel cell using a metal reducing bacterium, Shewanella putrefacians. Enzyme Microbiol. Technol., 30, 2002, pp.145-152.

[5]  Park H.S., B.H. Kim B.H., Kim H.S., Kim H.J., Kim G.T., Kim M., Chang I.S., Park Y.K., Chang H.I.: A novel electrochemically active and Fe(III)-reducing bacterium phylogenetically related to Clostridium butyricum isolated from a microbial fuel cell. Anaerobe, 7, 2001, pp.297-306.

[6]  Allen R.M., Benetto H.P.: Microbial Fuel Cells: electricity production from carbohydrates. Appl. Biochem. Biotech., 39, 1993, pp.27-40.

[7]  Chaudhuri S.K., Loveley D.R.: Electricity generation by direct oxidation of glucose in mediatorless microbial fuel cells. Nat. Biotechnol. v.21, 2003, pp.1229-1232.

[8]  Bond D.R., Lovley D.R.: Electricity production by Geobacter sulfurreducens attached to electrodes, Appl. Environ. Microbiol., 69, 2003, pp.1548-1555.

[9]  Liu H., Cheng S., Logan B.E.: Production of electricity during wastewater treatment using a single chamber microbial fuel cell. Environ. Sci. Technol. 38, 2004, pp.2281-2285.

[10]  Logan B.E.: Biologically extracting energy from wastewater: biohydrogen production and microbial fuel cells. Environ. Sci. Technol. 38, 2004, pp.160A-167A.

[11]  Rabaey K., Aelterman P., Clauwaert P., L. De Schamphelaire, Boon N., Verstraete W.: Microbial fuel cells in relations to conventional anaerobic digestion technolog engineering in Life Sciences, 6, 2006, pp.285-292.

[12]  Włodarczyk B., Włodarczyk P.P.: Electricity production in microbial fuel cell with Cu-B alloy as catalyst of anode, QUAESTI-Virtual Multidisciplinary Conference, 3 (1), 2015, pp.305-308. DOI: 10.18638/quaesti.2015.3.1.211.

[13]  Włodarczyk P.P., Włodarczyk B.: Electrooxidation of hydrazine with copper boride catalyst, Conference proceedings, 21st International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA, P1.131, 2014.

[14]  Włodarczyk P.P., Włodarczyk B.: Analysis of the possibility of using stainless steel and copper boride alloy as catalyst for microbial fuel cell fuel electrode, Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, 17 (1), 2015, pp.111-118.

[15]  Huggins T., Fallgren P.H., Jin S., Ren Z.J.: Energy and performance comparison of microbial fuel cell and conventional aeration treating of wastewater, J. Microb. Biochem. Technol., S6:002, 2013. DOI:10.4172/1948-5948.S6-002.

[16]  Włodarczyk B., Włodarczyk P.P.: Porównanie skuteczności elektroutleniania w mikrobiologicznym ogniwie paliwowym z katalizatorem stalowym i napowietrzania w oczyszczaniu ścieków, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 18 (2), 2015, pp.189-198.

[17]  Sumner J.J., Creager S.E., Ma J.J.: DesMarteau D.D, Proton Conductivity in Nafion 117 and in a Novel Bis[(perfluoroalkyl)sulfonyl]imide Ionomer Membrane, J. Electrochem. Soc., 145 (1), 1998, pp. 107-110. DOI: 10.1149/1.1838220.

[18]  Bielański A.: Chemia ogólna i nieorganiczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1981.

[19]  Bielański A.: Podstawy chemii nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2013.

[20]  Schweda E.: Chemia nieorganiczna, Wydawnicttwo Medpharm, 2014.

[21]  Łomotowski J., Szpindor A.: Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków, Arkady, 2002.

[22]  Ren Z., Yan H., Wang W., Mench M.M., Regan J.M.: Characterization of microbial fuel cells at microbially and electrochemically meaningful time scales, Environ. Sci. Technol., 45 (6), 2011, pp.2435-2441.