Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Study on microbial fuel cell

Paweł Bielecki

Abstract

Microbial fuel cells (MFCs) are devices that use bacteria to convert energy contained in chemical compounds into electricity, through biochemical reactions performed by microorganisms. Electrons that come from microbial oxidation of substrate, are directed to the anode and then passed to the cathode through the external circuit. Reduction reaction takes place at the cathode with participation of electrons and protons that come from anaerobic respiration. MFC technology can support two environmental problems the energy supply and wastewater utilization. The research groups attempt to find novel materials and designs for MFCs in order to improve their performance and lower their operation and fabrication costs. In this study a continuous three chamber microbial fuel cell was investigated. Due to anode and nutrient chambers separation, by microfiltration membrane, diluting of microorganisms was avoided. The solution of potassium heksacyanoferrate, which is cheap, available and do not require regeneration, was used as catholyte . Graphite rods with graphite clothing served as electrodes. Cathode was modified by adding plate made of stainless steel. It was the catalyst for reactions on the cathode. In this study anaerobic sludge was used as inoculum. As a nutrient 5% water solution of skimmed powder milk was used. Measurements were made for four different hydraulic retention times. It was found that te voltage, pH and COD stabilized after 4 day of experiment for every HRT. The optimal retention time was equal τ=6,5 h. The respective voltage and surface power density were 0,481 V and 45 mW/m². The internal resistance of MFC was diminishing according to increasing the retention time value but the differences weren’t greater than 7%.
Record ID
WUTbc7c832341c440cc93f62bbdf74cc61b
Diploma type
Master of Science
Author
Paweł Bielecki (FCPE) Paweł Bielecki,, Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Title in Polish
Badanie mikrobiologicznego ogniwa paliwowego
Supervisor
Krzysztof Szewczyk (FCPE) Krzysztof Szewczyk,, Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Paweł Sobieszuk (FCPE/DBBE) Paweł Sobieszuk,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Certifying unit
Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unit
Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)
Study subject / specialization
, Inżynieria Chemiczna i Procesowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
31-01-2012
Issue date (year)
2012
Pages
55
Internal identifier
DICHP-2073
Reviewers
Antoni Rożeń (FCPE/DCRED) Antoni Rożeń,, Department of Chemical Reactor Engineering and Dynamics (FCPE/DCRED)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE) Paweł Sobieszuk (FCPE/DBBE) Paweł Sobieszuk,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Mikrobiologiczne ogniwa paliwowe są to urządzenia przekształcające energię chemiczną, zawartą w związkach organicznych, na energię elektryczną na drodze przemian biochemicznych dokonywanych przez mikroorganizmy. Elektrony pochodzące z mikrobiologicznego utleniania substratu kierowane są na anodę, skąd obwodem zewnętrznym płyną w kierunku katody. Na katodzie zachodzi redukcja utleniacza, z udziałem elektronów i protonów powstałych podczas oddychania beztlenowego. Mikrobiologiczne ogniwa paliwowe stanowią źródło energii odnawialnej i jednocześnie mogą być wykorzystywane do utylizacji ścieków. Badacze pracują nad modyfikacją konstrukcji ogniw w celu poprawienia efektywności ich pracy oraz zmniejszenia kosztów ich wykonania i eksploatacji. W niniejszej pracy zbadano przepływowe mikrobiologiczne ogniwo trójkomorowe. Jego konstrukcja, dzięki rozdzieleniu komory pożywki i komory anodowej membraną mikrofiltracyjną, zapewniła zatrzymanie drobnoustrojów na anodzie podczas dozowania pożywki. Katolitem zastosowanym w ogniwie był roztwór heksacyjanożelazianu potasu, który jest powszechnie dostępnym, tanim i niewymagającym regeneracji akceptorem elektronów. Elektrody to pręty grafitowe z przymocowaną włókniną węglową. Katoda została zmodyfikowana przez przymocowanie blaszki ze stali nierdzewnej, która jest katalizatorem reakcji na katodzie. Do badań zastosowano osad beztlenowy, a jako pożywkę ścieki syntetyczne będące 5% wodnym roztworem odtłuszczonego mleka w proszku. Pomiary były wykonywane dla czterech różnych czasów przebywania. Stwierdzono, że napięcie, pH i ChZT odcieków niezależnie od τ, ustalają się po 4 dniach prowadzenia doświadczenia. Optymalnym czasem przebywania okazał się τ=6,5 h, podczas którego uzyskano stabilne napięcie 0,481 V i powierzchniową gęstość mocy przekraczającą 45 mW/m². Oporność wewnętrzna ogniwa malała wraz z czasem przebywania, ale nie różniła się o więcej niż 7%.
File
  • File: 1
    praca magisterka.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 2899

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTbc7c832341c440cc93f62bbdf74cc61b/
URN
urn:pw-repo:WUTbc7c832341c440cc93f62bbdf74cc61b

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page