ダブルチャンバー型微生物燃料電池の性能に及ぼす基質の種類と濃度の影響

Effect of substrate type and concentration on the performance of a double chamber microbial fuel cell.

• Zia Ullah
• Sheikh Zeshan

抄録

微生物燃料電池(MFC)は、有機物を電気分解して電気に変換することで、エネルギー生成や排水処理に新たな機会を提供します。本研究では、ダブルチャンバー型微生物燃料電池（DCMFC）の性能に及ぼす基質の種類や濃度の違いが及ぼす影響を調べた。本研究では、黒鉛電極と陽イオン交換膜を備えたメディエーターレスの実験室規模のDCMFCを3台使用した。このMFCには、3種類の基質（グルコース、アセテート及びスクロース）を化学的酸素要求量（COD）濃度1,000 mg/Lで供給した。選択した基質（アセテート）については、COD濃度500, 2,000, 3,000 mg/Lの3つの異なる濃度で試験を行った。その結果、アセテートが最も優れた基質であり、最大出力密度は91mW/m、COD除去率は77%であった。また、2,000 mg/Lの濃度が性能的に最も優れた濃度であり、最大電力密度は114 mW/m、COD除去率は79%であった。分極曲線からは、3種類の基質と濃度のすべてにおいて、オーミック損失がDCMFCにおいて支配的であることが示された。

The microbial fuel cell (MFC) provides new opportunities for energy generation and wastewater treatment through conversion of organic matter into electricity by electrogenic bacteria. This study investigates the effect of different types and concentrations of substrates on the performance of a double chamber microbial fuel cell (DCMFC). Three mediator-less laboratory-scale DCMFCs were used in this study, which were equipped with graphite electrode and cation exchange membrane. The MFCs were fed with three different types of substrates (glucose, acetate and sucrose) at a chemical oxygen demand (COD) concentration of 1,000 mg/L. The selected substrate (acetate) was studied for three different concentrations of 500, 2,000 and 3,000 mg/L of COD. Results demonstrated that acetate was the best substrate among the three different substrates with maximum power density and COD removal of 91 mW/m and 77%, respectively. Concentration of 2,000 mg/L was the best concentration in terms of performance with maximum power density and COD removal of 114 mW/m and 79%, respectively. The polarization curve shows that ohmic losses were dominant in DCMFCs established for all three substrates and concentrations.