Skip to main content
SUPERVISOR
Ali akbar Dadkhah,Mortaza Sadeghi
علی اکبر دادخواه (استاد راهنما) مرتضی صادقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Rahman Kazemian
رحمان کاظمیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Effect of Nano-silver Additive in Catholyte on the Performance of Microbial Fuel Cells
Currently the main sources of energy which are used for various human activities are fossil and nuclear fuels. However due to many parameters affecting these two types of fuels such as environmental concerns and limitations in resources, governments and scientist are paying much attention to new alternative sources of energy especially to those methods with dual applications such as microbial fuel cells (MFC). These cells can be utilized for both organic waste treatment and electrical energy production. In this study, a series of experiments were performed to investigate the effect of addition of nano silver particles to catholyte (cathodic solution) of an MFC on power generation. There are many different designs and configurations for MFCs. For purpose of this study a two chamber batch operated microbial fuel cell consisting of a cathode and an anode chamber, which were separated by a proton exchange membrane (PEM) was set up. Anolyte (anodic solution) consisted of 400 ml of a prepared solution which contained appropriate amounts of glucose (as substrate) and other needed supplements for bacterial growth and pH adjusters in addition to bacteria ( E.Coli O78:K80) which was prepared with appropriate procedures including inoculation and incubation. After the first run, subsequent experiments were carried out using the bacteria of previous runs utilizing electrochemical activation of bacteria. Catholyte in pure case consisted only of pure deionized water with bubbling air into it to provide oxygen for completion of the reaction at cathode. Experiments were performed using two types of electrodes consisting of carbon paper and carbon cloth. In each experiment anode and cathode were of similar type. For each type of electrode five experiments carried out: one without nano silver particles, and four with 1, 5, 10, and 15 ppm concentrations of nanoparticles. Duration of each cycle of fuel cell operation was about 25 to 30 hours. In these experiments first measurable increase in power generation was recorded at 5 ppm concentration of nanoparticles. This increase continued with increase of concentration up to 15 ppm. For carbon paper electrode, at 15 ppm concentration an 18% increase in maximum current and 26% increase in maximum power relative to case without nanoparticles was observed. For carbon cloth electrode same trend was observed with 19% and 29% increases for maximum current and power respectively. Further investigations on catholyte by voltammetry, and conductometry verified the positive effects of nano silver particles. Also transmission electron microscopy (TEM) photographs of electrode surfaces showed binding of nanoparticles on the surface. In addition to effect of presence of nanoparticles in catholyte, mixing effects in both cathode and anode chambers were investigated. At a fixed nanoparticles cboth
با توجه به مسائل پیرامون انرژی و تبعات مترتب بر هرگونه تغییر درآن اعم از قیمت انرژی، نوع انرژی و کاهش جهانی ذخایر انرژی، امروزه دانشمندان به دنبال رویکرد جدیدی برای تأمین منابع متنوع انرژی می‌باشند. پیل‌های سوختی میکروبی یکی از پر جاذبه‌ترین روش‌های اخیری است که دانشمندان به آن روی آورده‌اند. این پیل‌ها در حقیقت انرژی شیمیایی موجود در پیوند‌های ترکیبات رابه طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. باکتری ها در این نوع پیل‌ها نقش کاتالیست را دارند و با مکانیزم‌های متابولیستی خود وظیفه تولید جریان را بر عهده دارند. این نوع پیل‌ها عمدتا از سه بخش کلی ساخته شده‌اند که عبارتند از محفظه کاتد(کاتولیت)، محفظه آند(آنولیت) و غشاء. در محفظه آند، فعالیت‌های متابولیسمی میکروارگانیزم‌ها انجام می‌شود. در این محفظه ماده آلی به عنوان منبع تغذیه باکتری، تجزیه شده و الکترون آزاد می‌گردد سپس این الکترون از طریق سیم(مدار خارجی) برای مصرف به محفظه کاتد منتقل می‌شود. بر سر راه سیم می‌توان مصرف کننده‌ای قرار داد تا به وسیله جریان الکتریسیته تولید شده راه‌اندازی گردد. یکی از جنبه‌های جاذب این پیل‌هاکه توجهات زیادی را به خود جلب نموده، کاربرد آنها در تصفیه پساب‌ها می‌باشد. در حقیقت در این روش با مصرف مواد آلی موجود در پساب‌‌های صنعتی توسط میکروارگانیزم‌ها، علاوه بر تصفیه پساب‌ها، جریان الکتریسیته نیز تولید می‌گردد. در این پروژه، در قدم اول پیل میکروبی ساخته و راه‌اندازی گردید زمانی که توان تولیدی پیل به حد قابل قبولی رسید مرحله دوم یعنی اضافه کردن نانوذرات نقره به کاتولیت در دستور کار قرار گرفت. غلظت‌های متنوعی از نانو ذرات نقره از ppm 1 تا ppm 15 به کاتولیت اضافه شد تا اولین غلظتی که تغییرات محسوسی روی عملکرد پیل به وجود می‌آورد، بدست آید که درغلظت ppm 5 شروع تغییرات محسوس بود.کلیه تست‌ها برای دو نوع الکترود متفاوت با جنس‌های ورقه کربنی و پارچه کربنی انجام گرفت و لذا دو دسته جواب بدست آمد. برای الکترود ورقه کربنی اضافه کردن نانو ذرات نقره تا ppm 15 موجب افزایش 18% در جریان بیشینه نسبت به حالت خالص بدون نانوذرات نقره و افزایش 26% در توان بیشینه نسبت به حالت خالص گردید. برای زمانی که از الکترود پارچه کربنی استفاده شد این افزایش برای جریان 19% و برای توان 29% می‌باشد. کلمات کلیدی: 1- پیل‌های سوختی میکروبی 2- پیل‌های دو محفظه‌ای 3- کاتولیت 4- نانو ذرات نقره

ارتقاء امنیت وب با وف بومی