دانلود مقاله تولید الکتریسیته زیستی با استفاده از پیل سوخت میکروبی
چکیده
این مقاله روش های مختلف تولید نیروی الکتریکی با استفاده از میکروارگانیسم ها در پیل های سوخت میکروبی (MFC) را به طور خلاصه بیان می کند. در دهه گذشته، پیل های سوخت میکروبی به دلیل توانایی تبدیل پسماند آلی به جریان الکتریکی به کمک میکروارگانیسم ها، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کردند. آن ها به عنوان منبع عظیمی از انرژی تجدید پذیر درحال توسعه اند. این دستگاه از بخش های کاتد، آند و یک غشای جداکننده بهره می برد. به طور موثر می توان از آن برای تولید برق و تصفیه فاضلاب استفاده کرد. سلول های الکترولیز میکروبی (MEC) یک نوع پیل سوخت میکروبی هستند که برای تولید سوخت هیدروژن از مواد زیستی مختلف نیز استفاده می شوند. به طور کلی عملکرد پیل سوخت میکروبی به ماهیت میکروارگانیسم ها، الکترودهای انتخابی و غشای جداکننده ی مورد استفاده بستگی دارد. از پیل های سوخت میکروبی به عنوان منبع انرژی پایدار و متناوب برای کاهش آلودگی های صنعتی استفاده می شود. در این مطالعه مروری به شرح مفصلی پیرامون پیل های سوخت میکروبی و روش های مختلف تولید الکتریسیته زیستی و هیدروژن از تصفیه فاضلاب پرداخته شده است.
1. مقدمه
امروزه در سراسر جهان تقاضای زیادی برای الکتریسیته وجود دارد. به دلیل ماهیت آلاینده و کمیاب سوخت های فسیلی، منابع انرژی تجدید پذیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. سوخت هیدروژن و پیل سوخت میکروبی برای ایجاد جریان الکتریکی بدون انتشار گاز سمی و تولید آب به عنوان محصول جانبی، مناسب هستند (1). پیل های سوخت میکروبی از باکتری ها به عنوان کاتالیست برای اکسید کردن مواد غیر آلی مانند مواد غیر کربنی همچون گوگرد و غیره و مواد آلی مثل لجن، پسماند غذاها، پسماند سبزیجات، پسماند میوه ها، برگ گیاهان و چمن جهت تولید الکتریسیته استفاده می کنند. بعضی محققان اثبات کرده اند که می توان هیدروژن را به طور مطلوب در سلول های سوخت میکروبی تولید کرد که برای تامین الکتریسیته و خالص سازی آب در سیستم استفاده می شود. برای حذف انتشارکربن، می توان از هیدروژن برای تولید انرژی استفاده کرد، زیرا در برابر اشتعال و فرایند الکتروشیمیایی مقاوم است. روش های مختلفی برای تولید هیدروژن وجود دارد، مانند الکترولیز آب و تولید میکروبی (2). هیدروژن زیستی (بیوهیدروژن) می تواند از دو طریق مختلف تولید شود. یکی ارگانیسم های فتوسنتزی هستند که به کمک انرژی نور، بیوهیدروژن تولید می کنند و دیگری باکتری های بی هوازی هستند که با تخمیر تاریک آن را تولید می کنند (3). در پیل های سوخت میکروبی تولید برق از طریق روش های مختلفی افزایش می یابد زیرا الکتریسیته از مواد زاید ایجاد می شود. عواملی که تولید برق را تحت تاثیر قرار می دهند شامل نوع ماده ی الکترود، اندازه الکترودها، غشاهای تبادل پروتون و غیره هستند. در یک آزمایش که برروی الکترودهای کربن تیمار شده با آمونیوم انجام شد، میزان برق تولیدی افزایش پیدا کرد. در این تحقیق، آنود تیمار شده با آمونیوم بر اساس بهینه سازی تولید برق به دو عامل مختلف بستگی دارد مانند افزایش چسبندگی باکتری ها با راه اندازی راکتور و افزایش کارایی انتقال الکترون به سطح باکتری ها. به دلیل تیمار با آمونیوم، انتقال الکترون بهبود پیدا کرد (4).
6. نتیجه گیری
MFC منبع عظیمی از انرژی تجدید پذیر است. آلودگی ایجاد شده توسط صنایع و استفاده از سوخت های فسیلی برای تولید الکتریسیته جایگزین استفاده از این روش پایدار و سازگار با محیط زیست یعنی پیل سوخت میکروبی شده است. این روش با تبدیل مواد زیستی توسط کاتالیزگرهای زیستی یا آنزیم ها، الکتریسیته تولید می کند. این یک سیستم بسیار موثر است زیرا از مقاومت درونی اندکی بهره می برد. کاربردهای عظیمی در تولید الکتریسیته و تصفیه آب دارد. این سیستم به دلیل تولید الکتریسیته از پسماند مواد آلی مورد توجه قرار گرفته است و به عنوان یک منبع پیشنهادی جایگزین برای تولید الکتریسیته با استفاده از سوخت زیستی به عنوان جایگزین سوخت فسیلی محسوب می شود.
Abstract
This paper summarised different methods used for the electrical power generation using microorganisms in MFC. In the past decade, Microbial Fuel Cells (MFC) attracted many researchers due to their ability to convert organic waste into electric currents by the usage of microorganisms. It has been developing as a great source of renewable energy. This device makes use of simple cathode and anode compartments and a separating membrane. This can be efficiently used for power generations and wastewater treatments. Microbial electrolysis cell (MEC), a type of MFC is also used in generating Hydrogen energy from various biological matters. The performance of MFC totally depends upon the nature of microorganisms, electrodes selected, and the separating membarane used. MFCs serve as a sustainable and alternate energy source to reduce the pollution caused by industrialization. In this review, a detailed explanation about MFC and different ways of generating bioelectricity and hydrogen from wastewater treatment are explained.
1. Introduction
Nowadays, there is a huge demand for electricity around the globe. Due to the diminishing and polluting nature of fossil fuels, renewable energy sources get a huge attraction. Hydrogen combustion and Microbial fuel cell (MFC) are suitable for generating electric currents without emitting any toxic gases and water as byproduct [1]. MFCs uses bacteria as the catalysts to oxidize inorganic substance such as non-carbon materials like Sulfur compound etc. and organic matter such as muds, food wastes, vegetable wastes, fruit wastes, plant leaves, grass pieces to produce electricity. Some researchers proved that hydrogen could be produced efficiently in MFC, which is used for the supply of electricity and purification of water in the system. To eliminate the carbon emissions, hydrogen can be used as it is persistent with both combustion and electrochemical process for energy combustion. There are a different kinds of methods available to generate hydrogen, and some of the examples are electrolysis of water and microbial generation [2]. Biohydrogen can be produced in two different ways. One among them is photosynthetic organisms produce biohydrogen with the help of light energy, and the other is anaerobic bacteria produces biohydrogen by dark fermentation [3]. The power generations can be increased through various methods in MFCs as the electricity is generated from the waste materials. Factors affecting the power generation are the types of electrode materials, the dimension of electrodes, proton exchange membranes, etc. Power density was increased through a suitable experiment on ammonium treated carbon electrodes. In this attempt, ammonium treated anode depends upon two different factors based on the improvement of power generation such as reactor startup increase the adhesion of bacteria and increased efficiency of electron transfer to the surface by bacteria. The electron transfer was improved due to the ammonium treatment [4].
6. Conclusion
MFC is a great source of renewable energy. The pollution caused due to industrialization and the usage of Fossil fuels for electricity production is substituted by using this eco- friendly and sustainable method of using MFCs. It produces electricity by converting biological matters using the action of either biocatalysts or enzymes. It is a very efficient system as it uses low internal resistance. It has immense applications for electricity production and wastewater treatment. This system has gained attention due to its production of electricity from organic waste matters in an efficient way, and it remains a promising alternate source for electricity generation with the use of biofuel as a replacement for fossil fuels.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. انواع سلول های سوخت میکروبی و الکتریسیته تولید شده
2.1 سلول سوخت میکروبی تک محفظه ای
2.2 پیل سوخت میکروبی دو محفظه ای
2.3 پیل سوخت میکروبی چند محفظه ای
3. انواع کاتالیزگرهای مورد استفاده
4. موارد استفاده ی پیل های سوخت میکروبی
4.1 استفاده در تصفیه فاضلاب
4.1.1 فاضلاب خانگی
4.1.2 پساب لبنیات
4.1.3 پساب شیمیایی
4.1.4 پساب آسیاب برنج
4.1.5 پساب Cassava
4.1.6 پساب مشروب سازی
4.1.7 پساب کارخانه های کاغذ
5. مسیرهای آینده
6. نتیجه گیری
منابع
Abstract
1. Introduction
2. Types of MFCs and electricity generated
2.1. Single chamber MFC
2.2. Two-chamber MFC
2.3. Multi container MFC
3. Types of catalyst used
4. Uses of MFC
4.1. Uses in waste water treatment.
4.1.1. Domestic wastewater
4.1.2. Dairy wastewater
4.1.3. Chemical wastewater
4.1.4. Rice mill wastewater
4.1.5. Cassava wastewater
4.1.6. Brewery wastewater
4.1.7. Paper plant wastewater
5. Future Directions
6. Conclusion
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه