تاثیر بکارگیری منابع کربنی مختلف بر روی میزان تولید توان و جریان الکتریکی در پیل سوختی میکروبی
چکیده
زیست فناوری پیل سوختی میکروبی دانشی نوین می باشد، که درآن میکروارگانیزم به عنوان کاتالیستی ارزان، انرژی شیمیایی موجود در ترکیبات آلی و غیر آلی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. گسترش این فناوری در حوزه ی علوم مختلف میکروبیولوژی، شیمی، مهندسی برق، مکانیک مهندسی شیمی و ...معرف توانایی آن برای رشد و صنعتی شدن در سال های آتی می باشد. بهینه سازی پارامترهای موثر بر عملکرد پیل از اولین گام های آزمایشگاهی در جهت توسعه این تکنولوژی در مقیاس کاربردی است. توان تولیدی به عنوان یکی ازمشخصه های محسوس از عملکرد پیل سوختی میکروبی میباشد، که به شدت تحت تاثیر غلظت و نوع منبع کربنی است . در این تحقیق با تمرکز بر روی پنج نوع سوبسترا، شامل دو مونوساکارید گلوکز و فروکتوز، دی-ساکارد ساکاروز و دو منبع کربنی طبیعی شیره ی خرما و ملاس، دانسیته توان حاصل در دو گستره ی غلظت-های پایین 1- g/l 7 و بالای 10، 20،30و g/l 40 از هر سوبسترا مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. در حالی که افزایش غلظت از ?? تا g/l ?? در تمام سوبستراها کاهش محسوس توان را به همراه داشته است، به ترتیب غلظت های ?، ?، ?، ?، g/l ? از گلوکز، فروکتوز، ساکاروز، شیره ی خرما و ملاس غلظت های بهینه با بیشترین توان تولیدی شناخته شدند. بیشینه دانسیته توان تولید شده با غلظت های بهینه فوق به ترتیب برابر با 37/56، 83/53، 88/44، 65 و mw/m2 97/59 است. دانسیته جریان متناظر با این توان ها در منحنی قطبش برابر با 33/113، 74/110، 35/101، 79/116، ma/m297/121 ثبت گردید. همانطور که نتایج نشان می دهد، از میان پنج سوبسترای مورد بررسی شیره ی خرما بیشترین دانسیته ی توان را تولید کرده است. غلظت به عنوان عامل موثر بازدارندگی بر روی توان تولیدی، با دقت خوبی به وسیله معادله تسیر مدل شد. نتایج مدل بیشترین دانسیته ی توان ممکن را برای شیره ی خرما پیش بینی نمود. همانطور که انتظار می رفت ساکاروز ، با توجه به پیچیده تر بودن منبع کربنی آن، بیشترین بازدارندگی را به همراه داشت. مجموعه نتایج حاصل از داده های تجربی و مدل تسیر نشان می دهد که حضور قند های مونو و دی ساکاریدی در ملاس و شیره خرما عامل عملکرد طولانی تر و دانسیته توان بالاتر در پیل تغذیه شده با این دو منبع کربنی است.