一篇论文目前pre-proof这将出现在杂志上水的研究提出了研究利用微生物燃料电池在废水处理和能源生产,两个重要的工业领域与范围改进的可持续性和绿色证书。
研究:中试规模使用空气阴极微生物燃料电池发电同时处理废水。图片来源:波琳娜Krasnikova / Shutterstock.com
从国内污水处理恢复能量
生物质中废水流出有潜力成为限价为新产品和新能源发电的目的。三千亿米3国内废水产生,每年约6000亿千瓦时的能量被关在有机质中包含有价值的,可再生的资源。
恢复的能量从废水提供了一个机会来实现循环经济的目标以及帮助降低相关成本与污水处理流程。
微生物燃料电池:当前视角和挑战
最近,有越来越多的研究微生物燃料电池的工业应用。这些创新设备发电通过氧化有机物,利用exoelectrogenic细菌对这一过程。细菌是在阳极,再加上在燃料电池的阴极氧还原反应。这产生电力。
目前对微生物燃料电池的研究主要局限于实验室和小型反应堆。此外,研究主要集中在利用合成废水,这并不代表典型的实际废水。有一个不断增长的紧迫性半工业规模示范的微生物燃料电池处理真正的废物流。这些需要显示足够的性能,如果技术是实现商业规模。
微生物燃料电池设计的一个关键挑战是工业应用的可伸缩性。这是由于需要达到致密电极填料同时增加反应堆的容量最大化它的性能。体积功率密度是严重影响如果电极的比表面积没有保持在扩大。然而,保持足够的电极填料要求电极,可以承受高水压,以避免洪水的阴极室。
前半工业规模微生物燃料电池一直局限于污水曝气过程。这个过程是不受欢迎的污水处理和能量回收,因为它消耗了一半的能源用于处理工厂。
直接空气阴极可以减少能源需求,但到目前为止,这项技术在微生物燃料电池的研究挑战。增加反应堆的体积和电极尺寸导致泄漏和洪水的阴极,阴极室。到目前为止,最大的直接空气阴极反应堆使用昂贵的贵金属催化剂,大大增加了资本成本的试点项目。
最近,一种新型阴极利用活性炭在窗棂上架构中包含的阴极不锈钢框架。阴极可以承受比传统阴极水高度增加,产生了最大功率密度类似于小型实验室微生物燃料电池中。
研究
在论文中,作者已经开发和评估迄今为止最大的air-cathode微生物燃料电池在废水处理和能源研究的一代。
研究包含多层面板中所开发的微生物燃料电池阴极,每15活性炭阴极板。这部小说生成的单元测试在国内废水吉泽斯军队油库在宾夕法尼亚州,美国。的总表面积阴极是20米2,微生物燃料电池总量为850升。
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燃料电池是安装在污水处理设施已经存在的网站。废水的微生物燃料电池是一个生物过滤单元的影响。这是用来治疗废水进一步达到相关排放标准。结合微生物燃料电池和生物过滤系统集成到一个污水处理打滑,可以处理和治疗每分钟3.79升的国内和工业废水。
最后小说微生物燃料电池的电极填料密度与包装密度较小的实现,实验室规模的反应堆(23米2米3)。失去了6%的电子包装密度下,即使大的堆大小,展示新型燃料电池的性能设计。
污水处理系统由作者开发的评估在6个月期间,和它的性能是评价水质,能源生产和能源消费在不同的运作模式。
小组观察变量权力和当代取决于anode-cathode对燃料电池内的位置和污水流量。中包含的模块反应堆产生的中间四倍的电流模块在其他位置。反应堆设法去除废水中的90%的化学物质和99%的细菌。比传统处理工艺能耗降低了50%。
本文中给出的半工业规模微生物燃料电池反应器技术提供了一个潜在的前进道路,证明它可以集成到当前国内和工业污水处理基础设施而有效地处理废水和发电。
进一步的阅读
罗西,R et al。(2022)中试规模使用空气阴极微生物燃料电池发电同时处理废水(pre-proof)水的研究| 欧洲杯线上买球sciencedirect.com。可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135422001713
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