Ανάπτυξη μικροβιακού κελιού ηλεκτρόλυσης για παραγωγή υδρογόνου και επεξεργασία αποβλήτων : επίδραση λειτουργικών παραμέτρων

• Main Author: Τασουλής, Εμμανουήλ
• Other Authors: Tasoulis, Emmanouil
• Language: Greek
• Published: 2021
• Subjects: Μικροβιακά κελιά ηλεκτρόλυσης; Αναερόβια λάσπη; Τυρόγαλα; Microbial electrolysis cells; Cheese whey

Τα Μικροβιακά Κελιά Ηλεκτρόλυσης (MEC) μετατρέπουν την χημική ενέργεια που περιέχεται στις ενώσεις του οργανικού υποστρώματος σε υδρογόνο μέσω του μεταβολισμού των ηλεκτροπαραγώγων βακτηρίων, τα οποία έχουν την ικανότητα να παράγουν ηλεκτρόνια κατά την αναερόβια οξείδωση της οργανικής ύλης. Όπως τα ηλεκτρολυτικά κελιά έτσι και τα μικροβιακά αποτελούνται από δύο θαλάμους, τον ανοδικό και τον καθοδικό στους οποίους πραγματοποιούνται οι αντίστοιχες αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής. Οι δύο θάλαμοι χωρίζονται μέσω μιας μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων η οποία επιτρέπει στα Η+ να μεταναστεύσουν από τον ανοδικό στον καθοδικό θάλαμο. Για την λειτουργία ενός MEC είναι απαραίτητη η εφαρμογή μιας μικρής τάσης (>0.2 V) στα άκρα του κελιού έτσι ώστε να ξεπεραστεί το θερμοδυναμικό εμπόδιο το οποίο προκύπτει από την συνολική αντίδραση που λαμβάνει χώρα. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τρεις σειρές πειραμάτων. Στην πρώτη σειρά, πραγματοποιήθηκε μια προκαταρκτική μελέτη ενός MEC δύο θαλάμων χρησιμοποιώντας ως μικροβιακή καλλιέργεια, αναερόβια λάσπη, εφαρμόζοντας 0.9 V στα άκρα του. Από αυτό το πείραμα πρόκυψε η καταλληλόλητα της αναερόβιας ιλύος και η επάρκεια της εφαρμοζόμενης τάσης, αφού κατά την διάρκεια αυτού του πειράματος παρήχθησαν υδρογόνο και συνάμα ικανοποιητικές τιμές ηλεκτρικού ρεύματος. Κατά τη διάρκεια του δεύτερου πειράματος, τρία κελιά (MEC1, MEC2, MEC3) βρίσκονταν σε λειτουργία, στα οποία χρησιμοποιήθηκαν δυο διαφορετικά ανοδικά ηλεκτρόδια (κόκκοι γραφίτη, τσόχα άνθρακα) και εφαρμόστηκαν διαφορετικές τάσεις (0.9 V, 1 V). Σε κανένα από τα τρία κελιά δεν παρατηρήθηκε παραγωγή υδρογόνου. Τέλος, λειτούργησε ένα κελί στο οποίο το οργανικό υπόστρωμα ήταν ο ορός τυρογάλακτος. Τα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά αφού το κελί αυτό είχε παρόμοια απόδοση με το προκαταρκτικό πείραμα.