طراحی و ساخت یک پیل سوختی میکروبی برای تولید برق از پساب شهری با استفاده از ویناس صنعتی به‌عنوان پیش‌ماده

یکی از فناوری‌های مورد توجه برای تولید زیستی انرژی، پیل سوختی میکروبی است. پیل سوختی میکروبی به‌عنوان روشی جدید برای تصفیه پساب و تولید برق همزمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش میکروارگانیسم‌ها در نقش کاتالیست ظاهر شده تا انرژی شیمیایی ذخیره‌شده در مواد آلی را در شرایط بی‌هوازی به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. در این پژوهش یک پیل سوختی میکروبی طراحی و ساخته شد که در آن از میکروارگانیسم‌های موجود در پساب شهری برای تولید برق استفاده شد. در پیل سوختی میکروبی ساخته‌شده از ساختاری تک‌محفظه‌ استفاده شد که در مجاورت آند قرار دارد که با لجن بی‌هوازی موجود در پساب شهری تغذیه شد. در پیل سوختی حاضر، کاتد هوایی مورد استفاده قرار گرفت که با غشای انتقال پروتون از محفظه آند جدا شد. به‌منظور اندازه‌گیری ولتاژ در شدت جریان‌های مختلف، از مقاومت خارجی متغیر و مولتی‌متر دیجیتال با قابلیت ذخیره داده‌ها استفاده شد. در این مطالعه، مقدار ولتاژ تولیدی در اثر تغییرات نوع مخلوط میکروارگانیسم، نوع پیش‌ماده و مقاومت بررسی شد. از بین دو نوع پیش‌ماده ملاس و ویناس صنعتی، ویناس صنعتی ولتاژ بیشتری را تولید کرد. بیشینه چگالی جریان در مقاومت 200اهم، 312/7843میلی‌آمپر بر متر مربع و بیشینه چگالی توان در مقاومت 600اهم و چگالی جریان 201/41میلی‌‌آمپر بر متر مربع، به مقدار 685/60میلی‌‌وات بر متر مربع اندازه‌گیری شد.

Design and Construction of a Microbial Fuel Cell for Electricity Generation from Municipal Wastewater Using Industrial Vinasse as Substrate

One of the technologies considered for bioenergy production is microbial fuel cell. The microbial fuel cells are used as a novel method for wastewater treatment and power generation simultaneously. In this method, microorganisms appear as catalysts to convert chemical energy stored in organic matter into electrical energy under anaerobic conditions. In this study, a microbial fuel cell was designed and constructed using microorganisms existing in municipal wastewater to generate electricity. The structure of the current microbial fuel cell was singlechamber, into which added the wastewater. This chamber was adjacent to the anode and fed with anaerobic sludge, existing in municipal wastewater. In the constructed fuel cell, an aircathode was used which was separated from the anode chamber by a proton exchange membrane. In order to measure voltage at different currents, a variable resistance and a digital multimeter with data storage capability were used. In this study, the developed potential differences due to changes in the type of microorganism, substrate, and the value of external resistance were investigated. Among the two types of substrates molasses and industrial vinasse investigated, industrial vinasse produced more voltage. The maximum current density of 312.7843mA/m2 was measured at 200 Ohm resistance and maximum power density at 600 Ohm resistance and current density of 201.41mA/m2 was measured 85.6010mW/m2.