Mikrobiyal Yakıt Hücrelerinde Alüminyum ve Bakır Elektrotların Performansının İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 13 Sayı: 1, 35 - 44, 27.07.2020

Nurettin Çek , Ahmet Erensoy

Öz

Mikrobiyal yakıt hücreleri, organik kirleticileri atık sulardan azaltırken elektrik enerjisi üretme yeteneklerinden dolayı iyimser yeşil teknolojilerdir. Mikrobiyal yakıt hücrelerinin elektrik üretim performansı, elektrot malzemelerine büyük ölçüde bağlıdır. Bu çalışmada, mikrobiyal yakıt hücresi sistemleri, alüminyum anot, bakır katot ve çeşitli miktarlarda organik malzemelerle zenginleştirilmiş toprak kullanılarak üretildi. 50 gram toprakta 5 gram, 10 gram ve 20 gram bitki kalıntısı içeren mikrobiyal yakıt hücreleri sırasıyla I-MYH, II-MYH ve III-MYH olarak adlandırılmıştır. 160 günlük operasyondan sonra mikrobiyal yakıt hücrelerinin elektrokimyasal ve mikrobiyolojik özellikleri analiz edildi. Bu çalışmada, I-MYH, II-MYH ve III-MYH’nin en yüksek güç yoğunlukları sırasıyla 11875 mW/m2, 21125 mW/m2 ve 26250 mW/m2 olarak hesaplandı. Bu sonuçlar, alüminyumun uygun anot elektrot malzemeleri ve bakırın uygun katot elektrot malzemeleri olduğunu göstermektedir. Bu çalışmanın bir diğer sonucu, bu çalışmada bacillus, coccus ve coccobacillus bakterilerinin mikrobiyal yakıt hücrelerinde biyokatalizör görevi görmesidir.

Anahtar Kelimeler

: Mikrobiyal yakıt hücresi, Bakteri, Alüminyum, Bakır

Kaynakça

• 1. Çek, N., 2013. Yeni Biyoenerji Tekniğiyle Elektrik Üretilmesi, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28(2), 35-49.
• 2. Çek, N., 2016. Parçacıklar ve Enerji Kaynakları, Lambert Academic Publishing, Saarbrucken, p. 140-177.
• 3. Çek, N., 2017. Examination of Zinc Electrode Performance in Microbial Fuel Cells, Gazi University Journal of Science, 30(4), 395-402.
• 4. Erensoy, A., Çek, N., 2018. Alternative Biofuel Materials for Microbial Fuel Cells from Poplar Wood, ChemistrySelect, 3(40), 11251-11257.
• 5. Çek, N., Erensoy A., 2019. "Kompost Mikrobiyal Yakıt Hücreleri İçin Titanyum Elektrot Performansının İncelenmesi, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 17, 909-915.
• 6. Jenol, M. A., Ibrahim, M. F., Bahrin, E. K., Kim, S. W., Abd-Aziz, S., 2019. Direct Bioelectricity Generation from Sago Hampas by Clostridium beijerinckii SR1 Using Microbial Fuel Cell, Molecules, 24(13), 2397 (11 pages).
• 7. Harshitha, G., Sahoo, A., Sethy, R., 2019. Bioelectricity generation from different biomass feed at anode chamber and to study process parameters in microbial fuel cells, Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 20, 101191 (4 pages).
• 8. Chandra, R., Amit, Ghosh, U. K., 2019. Effects of various abiotic factors on biomass growth and lipid yield of Chlorella minutissima for sustainable biodiesel production. Environmental Science and Pollution Research, 26, 3848-3861.
• 9. Kılıç, A., Uysal, Y., Çınar, Ö., 2011. Laboratuvar Ölçekli Bir Mikrobiyal Yakıt Hücresinde Sentetik Atıksudan Elektrik Üretimi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17 (1),43-49.
• 10. Erenler, A. Ş., Ülke, E. N., 2018. Mikrobiyal Yakıt Hücre Teknolojisini Kullanarak Gıda Endüstrisi Atıklarından Elektrik Enerjisi Üretimi, Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 8(2/2), 22-36.
• 11. Aydın, İ., Çalışıyor, A., Üstün, Ö., 2016. Düşük Güçlü Sistemler için Alternatif Enerji Kaynağı: Mikrobiyal Yakıt Hücreleri, ELECO`2016 Elektrik-Elektronik-Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu ve Fuarı, Bursa, bildiri kitabı s. 71-75.
• 12. Demir, Ö., Gümüş, E., 2016. Mikrobiyal Yakıt Hücreleri ile Çamur Arıtımı ve Elektrik Üretimi, Sinop Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 1(2), 81-89.
• 13. Taşkan, E., 2016. Sediment Tipi Mikrobiyal Yakıt Hücresi Kullanılarak Arıtma Çamurlarından Elektrik Üretimi, Fırat Üniv. Müh. Bil. Dergisi, 28 (1), 15-21.
• 14. State, A. J., Whitehead, K. A., Brownson, D. A. C., Banks, C. E., 2019. Microbial fuel cells: An overview of current technology, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 101, 60-81.
• 15. Deng, L., Li, F., Zhou, S., Huang, D., Ni, J., 2010. A study of electron-shuttle mechanism in Klebsiella pneumoniae based-microbial fuel cells, Chinese Science Bulletin, 55, 99-104.
• 16. 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.
• 17. Özcan, E., Mikrobiyal Yakıt Hücrelerinde Membran ve İşletme Şartlarındaki Değişimin Güç Üretimine Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, 2013.
• 18. Baudler, A., Schmidt, I., Langner, M., Greiner, A., Schröder, U., 2015. Does it have to be carbon? Metal anodes in microbial fuel cells and related bioelectrochemical systems, Energy Environmental Science, 8, 2048-2055.
• 19. Bose, D., Bose, A., Kundani, D., Gupta, D., Jain, H., 2018. Comparative Analysis of Carbon Cloth and Aluminum Electrodes Using Agar Salt-Bridge Based Microbial Fuel Cell for Bioelectricity Generation from Effluent Derived Wastewater, Nature Environment and Pollution Technology, 17(4), 1201-1205.
• 20. Girma, M. I. N. M., Chala, C. T., a/L Ravichanthiran, S., 2018. Influence of Aluminum Mesh electrode on Performance of a Microbial Fuel Cell (MFC), International Journal of Engineering and Technology, 7(3), 176-180.
• 21. Ediz, Ç., Alüminyumun Geri Dönüşüm Süreci ve Süreçte Kullanılan Malzemelerin Alüminyum Bileşenlerine Etkileri, Yüksek Lisans Tezi, Bilecik Üniversitesi, 2011.
• 22. Kumari, S., Mangwani, N., Das, S., 2015. Low-voltage producing microbial fuel cell constructs using biofilm-forming marine bacteria, Current Science, 108(5), 925-932.
• 23. Jiawei, Y., Shaoan, C., (2019). Effects of Using Anode Biofilm and Cathode Biofilm Bacteria as Inoculum on the Start-up, Electricity Generation, and Microbial Community of Air-Cathode Single-Chamber Microbial Fuel Cells, Polish Journal of Environmental Studies, 28(2), 693-700.