Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mikrobiologiczne ogniwa paliwowe jako zintegrowana technologia wytwarzania energii elektrycznej w oczyszczalniach ścieków

Piotrowska Beata

Technologia Wody

|

2019

|

Nr 2 (64)

40--43

PL

W artykule przybliżono zagadnienia związane z mikrobiologicznymi ogniwami paliwowymi (Microbial Fuel Cells – MFC). Przedstawiono budowę i zasadę ich działania przy uwzględnieniu podstawowych konfiguracji układów. Podano główne parametry wykorzystywane do oceny efektywności MFC. Odnosząc się do dotychczas publikowanych danych, opisano działania podejmowane celem zwiększenia wydajności energetycznej MFC.

EN

The article presents issues related to Microbial Fuel Cells – MFCs. The construction and the principle of their operation were presented, taking into account the basic configuration of the system. The main parameters used to assess MFC efficiency were described. Referring to the previously published data, the activities undertaken to increase the efficiency of the MFC have been defined.

2

Microbial fuel celi with Ni-Co cathode

Włodarczyk B., Włodarczyk P. P.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2017

|

R. 62, nr 8

11--14

EN

With the increasing standard of living, the energy consumption increases as well. So, waste production, like wastewater, increases as well too. But, there is a possibility to combine energy production and wastewater treatment. Technical device that can accomplish this task is a microbial fuel cell. In microbial fuel cells activated sludge bacteria can be used for electricity production during wastewater treatment. One of the problems of this solution is a low current density obtained in microbial fuel cells. Nonetheless, it is possible to increase the current density by using the catalyst for electrodes. The possibility of wastewater treatment using the Ni-Co alloy as cathode catalyst for microbial fuel cells is presented in this paper. The measurements included a preparation of catalyst and comparison of changes in the concentration of COD, NH* and N03 in the reactor with aeration and with using a microbial fuel cell (with Ni-Co cathode). The reduction time for COD with the use of microbial fuel cell with the Ni-Co catalyst is similar to the reduction time with aeration. The current density (0.26 mA/cm2) and amount of energy (0.94 Wh) obtained in reactor (151) are low. But, the obtained amount of energy allows elimination of the energy needed for reactor aeration. It has been shown that the Ni-Co can be used as cathode catalyst in microbial fuel cells.

PL

Wraz ze wzrostem poziomu życia wzrasta zarówno zużycie energii, jak i ilość ścieków. Istnieje jednak możliwość produkcji energii z jednoczesnym oczyszczaniem ścieków. Urządzeniem, które może zrealizować to zadanie jest mikrobiologiczne ogniwo paliwowe. W ogniwach tego typu bakterie osadu czynnego wykorzystane są do produkcji energii podczas oczyszczania ścieków, jednym z ograniczeń tego rozwiązania jest niska gęstość uzyskiwanego prądu. Możliwe jest jednak podwyższenie tego parametru przy wykorzystaniu odpowiedniego katalizatora elektrod. W artykule przedstawiono możliwość wykorzystania stopu Ni-Co jako katalizatora katody. Badania obejmowały przygotowanie elektrody oraz porównanie zmian stężenia ChZT, NHt' oraz N03 w reaktorze z napowietrzaniem i przy wykorzystaniu mikrobiologicznego ogniwa paliwowego (z katodą Ni-Co). Czas redukcji ChZT przy wykorzystaniu mikrobiologicznego ogniwa paliwowego jest porównywalny z czasem uzyskanym podczas napowietrzania. Gęstość prądu (0,26 mA/cm2) i ilość energii (0,94 Wh) uzyskanej w reaktorze (15 I) jest niska, jednak rozwiązanie to pozwala na eliminację ko¬nieczności napowietrzania reaktora. Wykazano więc możliwość wykorzystania stopu Ni-Co jako katalizatora katody w mikrobiologicznym ogniwie paliwowym.

3

Wykorzystanie stopu Ni-Co jako katalizatora katody w jednokomorowym mikrobiologicznym ogniwie paliwowym

Włodarczyk B., Włodarczyk P. P.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

210--216

PL

Technologią, która wykorzystuje ścieki jako surowiec, zapewniając jednocześnie ich oczyszczanie oraz produkcję prądu, jest technologia mikrobiologicznych ogniw paliwowych. Technologia ta postrzegana jest jako wspomaganie tradycyjnego oczyszczania ścieków. Jednym z podstawowych problemów związanych z mikrobiologicznymi ogniwami paliwowymi jest niewielka ilość produkowanej energii elektrycznej. Gęstość prądu zależy od szybkości zarówno reakcji anodowych, jak i katodowych. Celem pracy było wykazanie możliwości wykorzystania stopu Ni-Co jako katalizatora elektrody tlenowej w jednokomorowym mikrobiologicznym ogniwie paliwowym. Badania objęły pomiary szybkości rozkładu H2O2 na analizowanym katalizatorze, mocy ogniwa i gęstości prądu oraz redukcji stężenia ChZT. Podczas pracy ogniwa w porównywalnym czasie uzyskano taką samą skuteczność redukcji ChZT (90%) jak w przypadku napowietrzania. W ogniwie uzyskano 13 mW mocy oraz gęstość prądu 0,21 mA/cm2. Wykazano możliwość wykorzystania stopu Ni-Co jako katalizatora elektrody tlenowej w jednokomorowym mikrobiologicznym ogniwie paliwowym.

EN

Technology of microbial fuel cells allowing for the direct production of electricity from biodegradable materials can provide only energy production, but also wastewater treatment. This technology is seen as supporting of the traditional wastewater treatment. One of the problems with microbial fuel cells is a low current density of those energy sources. Nonetheless, it is possible to increase the current density by using the catalyst for electrodes (anode and cathode). The possibility of wastewater treatment using the Ni-Co alloy as catalyst for single chamber microbial fuel cells is presented in this paper. The studies have included measurements of H2O2 reduction on Ni-Co catalyst, power of cell and current density and also COD reduction. The reduction time for COD with the use of single chamber microbial fuel cell with Ni-Co cathode is similar to the reduction time with aeration. In analysed cell was obtained cell power of 13 mW, and current density of 0,21 mA/cm2. The possibility of using the Ni-Co alloy as catalyst for cathode of single chamber microbial fuel cells is presented in this paper.

4

Possibility of wastewater treatment using MFC with Ni-Co catalyst of fuel electrode

Włodarczyk P. P., Włodarczyk B.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2016

|

No. 21(2)

131--145

EN

One of the problems with microbial fuel cells is a low current density of those energy sources. Nonetheless, it is possible to increase the current density by using the catalyst for fuel electrode (anode) - as long as a low cost catalyst can be found. The possibility of wastewater treatment using the Ni-Co alloy as catalyst for MFC’s is presented in this paper. The alloys were obtained with different concentrations of Co (15 and 50% of Co). The increase of current density with Ni-Co catalyst is approximately 0.1 mA/cm2. So, a fundamental possibility wastewater treatment using the Ni-Co alloy as catalyst for microbial fuel cells was presented.

PL

Jednym z ograniczeń w zastosowaniu mikrobiologicznych ogniw paliwowych jest niska gęstość prądu. Istnieje jednak możliwość podwyższenia tej wartości wykorzystując innego rodzaju katalizator elektrody paliwowej. Praca przedstawia możliwość oczyszczania ścieków za pomocą mikrobiologicznego ogniwa paliwowego z wykorzystaniem stopu Ni-Co jako katalizatora elektrody paliwowej. Do badań wykorzystano stopy Ni-Co o różnej koncentracji kobaltu (15 i 50%). Wykorzystując analizowany katalizator uzyskano wzrost gęstości prądu rzędu 0,1 mA/cm2. Wykazano więc możliwość wykorzystania stopu Ni-Co jako katalizatora mikrobiologicznego ogniwa paliwowego.

5

Porównanie skuteczności elektroutleniania w mikrobiologicznym ogniwie paliwowym z katalizatorem stalowym i napowietrzania w oczyszczaniu ścieków

Włodarczyk B., Włodarczyk P. P.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2015

|

T. 18, nr 2

189--198

PL

Technologia mikrobiologicznych ogniw paliwowych (MFC - microbial fuel cell), pozwalająca na bezpośrednią produkcję energii elektrycznej z surowców biodegradowalnych, może stanowić przyszłość nie tylko wytwarzania energii, ale także technologii oczyszczania ścieków. Istotną cechą tej technologii jest uzyskanie ogniw o bardzo niskich kosztach inwestycyjnych. W wysokowydajnych ogniwach paliwowych ze względu na znakomite własności katalityczne jako katalizator stosowana jest platyna. Ze względu na koszty w mikrobiologicznych ogniwach paliwowych najczęściej stosuje się elektrody węglowe lub węglowe z 1% udziałem Pt. Praca przedstawia analizę możliwości wykorzystania stali jako katalizatora elektrody paliwowej w mikrobiologicznych ogniwach paliwowych. Pomiary objęły porównanie zmian stężenia ChZT, NH+4 oraz NO-3 w reaktorze bez napowietrzania, z napowietrzaniem i przy wykorzystaniu mikrobiologicznego ogniwa paliwowego. Wykazano, że katalizator stalowy może stanowić alternatywę dla katalizatorów węglowych. Czas redukcji ChZT przy wykorzystaniu mikrobiologicznego ogniwa paliwowego z katalizatorem stalowym zbliżony jest do czasu redukcji przy napowietrzaniu. Charakterystyka krzywej dla napowietrzania jest jednak bardziej korzystna dla procesu oczyszczania ścieków. Uzyskiwana gęstość prądu wynosiła ok. 0,17 mA/cm2. Przeprowadzone pomiary wykazały, że mikrobiologiczne ogniwa paliwowe z katalizatorem stalowym mogą przyczynić się do rozwoju odnawialnych źródeł energii przy jednoczesnym wykorzystaniu ich do oczyszczania ścieków lub wspomagania ich oczyszczania.

EN

Technology of microbial fuel cells (MFC), allowing for the direct production of electricity from biodegradable materials can provide the future of not only energy production, but also wastewater treatment technologies. The fuel for microbial fuel cells can be every source of biodegradable organic matter. Furthermore, these cells can be easily scaled from centimetres to cubic meters. In addition, microbial fuel cells allow for their installation at the site of waste generation, and therefore reducing transport costs, while reducing the space occupied by the infrastructure used for the transfer, storage and disposal of waste. They can provide the acquisition of electricity enabling partial independence from the outside supplier. An important feature of this technology is to provide cells with very low investment costs. In high efficiency fuel cells - because of its excellent catalytic properties - platinum is used as the catalyst. Due to the costs of microbial fuel cells, carbon (or carbon with 1% of Pt) electrodes are most common. The paper presents an analysis of the possibilities of using stainless steel as the fuel electrode catalyst in microbial fuel cells. The most important parameters of microbial fuel cells are the efficiency of wastewater treatment and the current density. The element that can increase both these parameters is the use of a suitable catalyst for the anode. The catalyst should have high catalytic activity and low price. It is therefore necessary to search for materials that meet both of these criteria. The presented measurements include a comparison of changes in the concentration of CODCOD, NH+4 and NO-3 in the reactor without aeration, with aeration and with using a microbial fuel cell. It has been shown that the steel catalyst may be an alternative for carbon catalysts. The reduction time for COD with the use of microbial fuel cell with the steel catalyst is similar to the reduction time with aeration. However, the characteristics of the curve for aeration is more advantageous for the wastewater treatment process. The obtained current density was approx. 0.17 mA/cm2. The measurements showed that microbial fuel cells with steel catalyst may contribute to the development of renewable energy sources while being used for wastewater treatment plant or assisting their purification.

6

Xylose substrate as the only nutrient in the operation of microbial fuel cells

Vajda B., Nemestothy N., Bakonyi P., Bélafi-Bakó K.

Environment Protection Engineering

|

2014

|

Vol. 40, nr 2

131--141

EN

Microbial fuel cells are bioelectrochemical devices converting chemical energy of organic compounds (i.e. biomass) into electrical energy by catalytic reactions of microbes under anaerobic conditions. The operation of two-chamber microbial fuel cells by Shewanella putrefaciens and mesophilic anaerobic sludge was studied comparatively, using xylose and glucose as solo substrates during the experiments. It was found that higher electric power was generated by the multicultural system than by the monoculture.

7

Jeszcze jedna funkcja mikrobiologicznych ogniw paliwowych w oczyszczaniu ścieków: wytwarzanie wody o wysokiej jakości

He Z.

Chemik

|

2012

|

Vol. 66, nr 1

3-10

PL

Zrównoważona technologia oczyszczania ścieków powinna skutecznie obniżać stężenie zanieczyszczeń, odzyskiwać energię i minimalizować zrzut cieczy. Potencjalnym kandydatem na taką technologię jest mikrobiologiczne ogniwo paliwowe (MFC - ang. Microbial Fuel Cell), które może wytwarzać bioelektryczność bezpośrednio z oczyszczania ścieków. Jednak oczyszczony ściek z MFC nie jest ponownie wykorzystywany z powodu niezadowalającej jakości wody. Do wytwarzania wody o wysokiej jakości za pomocą MFC zaproponowaliśmy i zbadaliśmy dwie metody wykorzystujące zintegrowane technologie membranowe. W szczególności osmotyczne MFC, w których wykorzystuje się osmozę wymuszoną (ang. forward osmosis) i MFC, okazały się wykonalne w badaniach na skalę laboratoryjną. Nowa funkcja polegająca na wytwarzaniu wody o wysokiej jakości, choć nadal stanowiąca duże wyzwanie, czyni z MFC obiecującą metodę ekologicznie zrównoważonego oczyszczania ścieków.

EN

A sustainable wastewater treatment technology should effectively reduce contaminant concentration, recovery energy contents and minimize liquid discharge. A potential candidate for such a technology is a microbial fuel cell (MFC) that can produce bioelectricity directly from wastewater treatment. However, the treated effluent from MFCs is not reused because of unsatisfied water quality. To produce high-quality water using MFCs, we proposed and studied two approaches with integrated membrane technologies. Especially, the osmotic MFCs that take advantage of both forward osmosis and MFCs have been proven feasible with bench-scale studies. The new function of producing high-quality water, although still very challengeable, will make MFCs a promising approach for sustainable wastewater treatment.

8

Mikrobiologiczne ogniwa paliwowe przetwarzające ścieki organiczne bezpośrednio na elektryczność

Ciechanowicz W.

Energetyka

|

2008

|

nr 3

220-224

PL

Podano zasadę działania mikrobiologicznego ogniwa paliwowego, w którym bakterie stanowią biokatalizatory w bezpośredniej przemianie substancji organicznej w elektryczność. Substancjami organicznymi, wykorzystywanymi w produkcji energii elektrycznej przez mikrobiologiczne ogniwa paliwowe mogą być: węglowodany, ścieki komunalne, osady morskie, odpady zwierzęce, rolnicze i przemysłowe.

EN

Described is a microbial fuel cell principle of operation in which bacteria are biocatalysts in direct conversion of organic substance into electricity. Organic substances used in the process of microbial fuel cells electricity production can be carbohydrates, municipal wastes and sea sediments as well as animal, agriculture and industrial wastes.