Yıl 2019, Cilt , Sayı 17, Sayfalar 909 - 915 2019-12-31

Kompost Mikrobiyal Yakıt Hücreleri İçin Titanyum Elektrot Performansının İncelenmesi

Nurettin ÇEK [1] , Ahmet Erensoy [2]


Mikrobiyal yakıt hücresi, hem atıksu arıtımı hem de elektrik üretiminin aynı anda gerçekleştiği güzel bir enerji üretim teknolojisidir. Yeşil enerjiye olan talep artıyor ve mikrobiyal yakıt hücreleri gibi biyoelektrokimyasal cihazlar bu amaç için kullanılabilir. Kompost mikrobiyal yakıt hücresi, kompost malzemelerden elektrik enerjisi üretmenin umut verici bir yoludur. Bir kompost mikrobiyal yakıt hücresinde, organik kompost malzemeleri, mikrobiyal yakıt hücresindeki bakterilerle ayrışır ve organik materyallerdeki mikrobiyal etki ile biyoenerji üretmek için kullanılır. Kompost malzemelerinden salınan organik madde, organik maddelerin yakınında toprakta bulunan bakteriler tarafından elektronlara ve protonlara dönüştürülür. Elektronlar, anot elektrottan ve dış devreden katot elektrotuna gider. Protonlar, elektrolit aracılığıyla katot elektrotuna gider. Elektronlar, protonlar ve havadan gelen oksijen katod elektrodunda birleşir. Böylece, mikrobiyal yakıt hücresi elektrik enerjisi ve su üretir. Bu çalışmada, farklı miktarlarda organik kompost malzemelerle beslenen, elektrotlar olarak titanyum plakaları olan, tek odacıklı, membransız mikrobiyal yakıt hücreleri 10 gün boyunca çalıştırıldı. Ağırlıkça % 1, % 10 ve% 20 kompost malzemeleri içeren mikrobiyal yakıt hücreleri, sırasıyla, MYH-I, MYH-II ve MYH-III olarak adlandırılmıştır. Elde edilen maksimum enerji, 4.025 mW/m2 değerinde bir maksimum güç yoğunluğu ile ifade edildi ve bu değer MYH-III'e aittir. Kompost mikrobiyal yakıt hücrelerinin açık devre gerilimleri (Voc) 10 günlük çalışma sırasında zamanla değişir. MYH I, MYH-II ve MYH-III'ün en yüksek açık devre gerilimleri sırasıyla 375 mV, 380 mV ve 383 mV olarak ölçülmüştür. Bu çalışmada mikroskop görüntüleri ile görüntülenen coccus türü bakteriler, MYH-I, MYH-II ve MYH-III için biyokatalizör görevi gördü. Bu çalışma, titanyum elektrotların kompost mikrobik yakıt hücreleri için elektrik üretme kabiliyetine sahip olduğunu göstermiştir. İlaveten, titanyum elektrotlarının karbon bezi, grafit, grafen oksit gibi elektrotlara alternatif bir elektrot olduğu bulunmuştur.

Mikrobiyal yakıt hücresi, Titanyum, Organik malzeme
  • Baykara, S.Z., 2018. Sulfur Resistant Perovskite Electrocatalysts for High Temperature Applications. European Journal of Science and Technology, 13, 98-102.
  • Çek, N., 2013. Yeni Biyoenerji Tekniğiyle Elektrik Üretilmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28(2), 35-49.
  • Çek, N., 2016a. Parçacıklar ve Enerji Kaynakları. Lambert Academic Publishing, 338 s, Saarbrucken, Almanya.
  • Çek, N., 2016b. Parçacıklar ve Parçacıkların Enerji Kaynakları Üzerinde Etkileri. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4(7), 1-8.
  • Çek, N., 2017. Examination of zinc electrode performance in microbial fuel cells. Gazi University Journal of Science, 30(4), 395-402.
  • Erensoy, A., Çek, N., 2018. Alternative Biofuel Materials for Microbial Fuel Cells from Poplar Wood. ChemistrySelect, 3, 1251-11257.
  • Florio, C., Nastro, R.A., Flagiello, F., Minutillo, M., Pirozzi, D., Pasquale, V., Ausiello, A., Toscano, G., Jannelli, E., Dumontet, S., 2019. Biohydrogen production from solid phase-microbial fuel cell spent substrate: A preliminary study. Journal of Cleaner Production, 227, 506-511.
  • Garita-Meza, M.A., Ramírez-Balderas, L.A., Contreras-Bustos, R., Chávez-Ramírez, A.U., Cercado, B., 2018. Blocking oscillator-based electronic circuit to harvest and boost the voltage produced by a compost-based microbial fuel cell stack. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 29, 164-170.
  • Güven, Ş.Y., 2014. Biyouyumluluk ve Biyomalzemelerin Seçimi. Süleyman Demirel Üniversitesi Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 2(3), 303-311.
  • Moqsud, M. A., Omine, K., Yasufuku, N., Hyodo, M., Nakata, Y., 2013. Microbial fuel cell (MFC) for bioelectricity generation from organic wastes. Waste Management, 33(11), 2465-2469.
  • Moqsud, M. A., Yoshitake, J., Bushra, Q.S., Hyodo, M., Omine, K., Strik, D., 2015. Compost in plant microbial fuel cell for bioelectricity generation. Waste Management, 36, 63-69.
  • Nandy, A., Kumar, V., Khamrai, M., Kundu, P.P., (2015). MFC with vermicompost soil: power generation with additional importance of waste management. RSC Advances, 5, 41300-41306.
  • Pareek, A., Sravan, J.S., Mohan, S.V., 2019. Exploring chemically reduced graphene oxide electrode for power generation in microbial fuel cell. Materials Science for Energy Technologies, 2(3), 600-606.
  • Wang, C., Jiang, H., 2019. Real-time monitoring of sediment bulking through a multi-anode sediment microbial fuel cell as reliable biosensor. Science of The Total Environment, 697, 1-8.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0001-6120-9228
Yazar: Nurettin ÇEK (Sorumlu Yazar)
Kurum: FIRAT ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0001-6300-1105
Yazar: Ahmet Erensoy
Kurum: FIRAT ÜNİVERSİTESİ

Teşekkür Bu çalışmanın gerçekleşmesi için gerekli cihaz ve sarf malzemesi desteklerinden ötürü Koç Holding’e, Arçelik'e, TÜPRAŞ’a ve Fethi Gedik’e teşekkür ederiz.
Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Aralık 2019

APA ÇEK, N , Erensoy, A . (2019). Kompost Mikrobiyal Yakıt Hücreleri İçin Titanyum Elektrot Performansının İncelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (17) , 909-915 . DOI: 10.31590/ejosat.650717