Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Мікробні паливні елементи МПЕ біоелектрохімічні системи які використовують живі мікроорганізми зазвичай бактерії або арх

Мікробні паливні елементи

Мікробні паливні елементи

Мікробні паливні елементи (МПЕ) — біоелектрохімічні системи, які використовують живі мікроорганізми, зазвичай бактерії або археї, для каталізу окиснення органічних речовин і виробництва електроенергії. Ці пристрої поєднують біологічні процеси з електрохімічними реакціями з метою генерації електричної енергії. Одним із ключових компонентів МПЕ є біоанод, де мікроорганізми окислюють органічні сполуки, такі як глюкоза чи органічні кислоти, і в результаті цього виділяють електрони.

image
Мікробні паливні елементи

Мікробні паливні елементи мають потенціал для виробництва чистої енергії з стічних вод, органічних відходів чи біомаси, що робить їх об'єктом інтересу для відновлюваних джерел енергії, екологічної енергетики та сталого розвитку.

Мікробні паливні елементи досліджуються і розвиваються в галузі біоенергетики та електрохімії і можуть мати потенціал для створення ефективних та сталих джерел енергії.

Принцип роботи

Типовий мікробний паливний елемент складається з двох камер – анодної та катодної, які розділені йонообмінною мембраною. Анодна камера з електродом заповнюється субстратом разом з мікроорганізмами. В анодній камері має бути створено анаеробні (безкисневі) умови, а також передбачено газовідвід для видалення газоподібних продуктів життєдіяльності мікроорганізмів. Катодна камера з електродом заповнюється розчином електроліту, в ній створюються аеробні (кисневі) умови.

При споживанні субстрату мікроорганізмами в анаеробних умовах, разом з іншими продуктами метаболізму, в середовище анодної камери виділяються електрони та іони водню (протони). Електрони переносяться на електрод анодної камери безпосередньо з бактеріальної клітини або за допомогою медіаторів. Одночасно протони проходять через йонообмінну мембрану до катодної камери. Дифузія іонів H+ з анода на катод створює високий електрохімічний градієнт. В катодній камері відбувається відновлення кисню, прийом електронів і протонів, що сприяє дифузії іонів H+ з анода на катод. При замиканні кола електрони проходять через зовнішній контур від анода до катода, створюючи електричний струм.

Історія

Вперше продукування електроенергії мікроорганізмами було досліджено професором ботаніки Міхаелем Поттером у 1911 році. У серії простих експериментів він спостерігав, як дріжджі Saccharomyces cerevisiae продукували електроенергію метаболізуючи глюкозу або сахарозу. Поттер також виявив цей феномен з бактеріями Escherichia coli. Отримана напруга не перевищувала 0,5 В, не зважаючи на збільшення об’єму паливного елементу або розміру електроду.

У 1931 році Бернет Коен з’єднав між собою багато малих (об'ємом 10 мл) мікробних паливних елементів та отримав загальну напругу на рівні 35 В та силу струму 2 мА. Його установка була занадто складною для того, щоб отримати практичне застосування.

З розвитком космонавтики у 1960-х роках ідея отримання електроенергії за допомогою мікроорганізмів була знову відроджена. Було запропоновано використовувати мікробні паливні елементи при довготривалих космічних місіях для утилізації відходів людини з отриманням електроенергії.

У 1980-х роках важливим поштовхом в розробці мікробних паливних елементів стало додавання до системи медіаторів електронів (, метиленовий синій, хелат заліза тощо), які дозволили значною мірою підвищити вихідну напругу та силу струму.

Найбільш значимим етапом у досліджені мікробних паливних елементів наприкінці 20-го століття стало відкриття бактерій, здатних напряму передавати електрони на анод.

У 2020 році в Scientific Reports була опублікована статтяб що описує створення низьковольтного бустерного підсилювача, який є ефективним для збору енергії та накопичування енергії, для малопотужних мікробних паливних елементів.

Перспективні технології

image
МПЕ для виробництва біоводню

Мікробні паливні елементи (МПЕ) є унікальними електрохімічними пристроями, які використовують біологічні процеси для виробництва електроенергії. Нижче наведено список перспективних технологій та методик, що розвиваються в цій галузі:

  1. Синтетична біологія для оптимізації мікроорганізмів: Використання синтетичкої біології для створення спеціалізованих мікроорганізмів, які мають покращені електрохімічні властивості та ефективність в МПЕ.
  2. Біоаноди та біокатоди другого покоління: Розробка біоанодів і біокатодів, які забезпечують вищу швидкість окислення та відновлення органічних сполук, підвищуючи виділення електроенергії.
  3. Використання екзоферментів: Впровадження зовнішніх ферментів, які допомагають у збільшенні робочого діапазону МПЕ та підвищенні ефективності.
  4. Матеріали для іонно-провідних мембран: Розробка нових іонно-провідних матеріалів, які підвищують швидкість передачі іонів у МПЕ і знижують внутрішні опори.
  5. Системи для керування та моніторингу: Розробка інтегрованих систем керування та моніторингу для оптимізації роботи МПЕ та забезпечення стабільності роботи.
  6. Біореактори для культури мікроорганізмів: Вдосконалення біореакторів для ефективного вирощування бактерій та археїв, які використовуються в МПЕ.
  7. Біодизайн електродів: Розробка нових матеріалів та дизайну електродів для підвищення каталітичної активності та стабільності МПЕ.
  8. Інтеграція з іншими відновлюваними джерелами енергії: Розробка систем, що дозволяють інтегрувати МПЕ з іншими джерелами відновлюваної енергії, такими як виробництво біоетанолу та біоводню.

Див. також

Джерела

  • L. Benedict Bruno, Deepika Jothinathan, M. Rajkumar Microbial Fuel Cells: Fundamentals, Types, Significance and Limitations // Microbial Fuel Cell Technology for Bioelectricity / [Ed. by Venkataraman Sivasankar, Prabhakaran Mylsamy Kiyoshi Omine]. – Springer, 2018. – P. 23–48.
  • Kun Guo, Daniel J. Hassett, Tingyue Gu Microbial Fuel Cells: Electricity Generation from Organic Wastes by Microbes // Microbial Biotechnology: Energy and Environment / [Ed. by Rajesh Arora]. – CAB International, 2012. – P. 162–189.

Додаткова література

Книги

  • Ibrahim, Mohamad Nasir Mohamad; Yaqoob, Asim Ali; Ahmad, Akil (1 грудня 2022). Microbial Fuel Cells: Emerging trends in electrochemical applications (англ.). IOP Publishing. ISBN .
  • Krishnaraj, R. Navanietha; Sani, Rajesh K., ред. (19 вересня 2019). Bioelectrochemical Interface Engineering (англ.) (вид. 1). . ISBN . doi:10.1002/9781119611103.
  • Kim, Jung Rae, ред. (17 вересня 2019). Microbial Fuel Cells 2018. MDPI - Multidisciplinary Digital Publishing Institute. doi:10.3390/books978-3-03921-534-8.
  • Das, Debabrata, ред. (2018). Microbial Fuel Cell (англ.). Cham: Springer International Publishing. ISBN .

Журнали

  • Journal of Power Sources
  • Microbial Cell Factories
  • Biotechnology for Biofuels and Bioproducts
  • Electrochemical Energy Reviews

Статті

  • Sonawane, Jayesh M.; Vijay, Ankisha; Deng, Tianyang; Ghosh, Prakash C.; Greener, Jesse (2023). Phototrophic microbial fuel cells: a greener approach to sustainable power generation and wastewater treatment. Sustainable Energy & Fuels (англ.) 7 (15). doi:10.1039/D3SE00237C.
  • Roy, Hridoy; Rahman, Tanzim Ur; Tasnim, Nishat; Arju, Jannatul; Rafid, Md Mustafa; Islam, Md Reazul; Pervez, Md Nahid; Cai, Yingjie та ін. (2023-05). Microbial Fuel Cell Construction Features and Application for Sustainable Wastewater Treatment. Membranes (англ.) 13 (5). doi:10.3390/membranes13050490.
  • Wang, Jianfei; Ren, Kexin; Zhu, Yan; Huang, Jiaqi; Liu, Shijie (2022-12). A Review of Recent Advances in Microbial Fuel Cells: Preparation, Operation, and Application. BioTech (англ.) 11 (4). doi:10.3390/biotech11040044.
  • Kurniawan, Tonni Agustiono; Othman, Mohd Hafiz Dzarfan; Liang, Xue; та ін. (2022-01). Microbial Fuel Cells (MFC): A Potential Game-Changer in Renewable Energy Development. Sustainability (англ.) 14 (24). doi:10.3390/su142416847.
  • Boas, Joana Vilas; Oliveira, Vânia B.; Simões, Manuel; Pinto, Alexandra M. F. R. (1 квітня 2022). Review on microbial fuel cells applications, developments and costs. Journal of Environmental Management 307. doi:10.1016/j.jenvman.2022.114525.
  • Vishwanathan, A. S. (1 травня 2021). Microbial fuel cells: a comprehensive review for beginners. 3 Biotech (англ.) 11 (5). doi:10.1007/s13205-021-02802-y.
  • Slate Anthony J.; Whitehead Kathryn A.; Brownson Dale A. C.; Banks Craig E. (2019). Microbial fuel cells: An overview of current technology. Renewable and Sustainable Energy Reviews (англ.) 101. с. 60–81. doi:10.1016/j.rser.2018.09.044.

Примітки

  1. Sonawane, Jayesh M.; Vijay, Ankisha; Deng, Tianyang; Ghosh, Prakash C.; Greener, Jesse (25 липня 2023). Phototrophic microbial fuel cells: a greener approach to sustainable power generation and wastewater treatment. Sustainable Energy & Fuels (англ.). Т. 7, № 15. с. 3482—3504. doi:10.1039/D3SE00237C. ISSN 2398-4902. Процитовано 6 вересня 2023.
  2. Roy, Hridoy; Rahman, Tanzim Ur; Tasnim, Nishat; Arju, Jannatul; Rafid, Md Mustafa; Islam, Md Reazul; Pervez, Md Nahid; Cai, Yingjie; Naddeo, Vincenzo (2023-05). Microbial Fuel Cell Construction Features and Application for Sustainable Wastewater Treatment. Membranes (англ.). Т. 13, № 5. с. 490. doi:10.3390/membranes13050490. ISSN 2077-0375. PMC 10223362. PMID 37233551. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  3. Jaleh, Babak; Nasri, Atefeh; Eslamipanah, Mahtab; Nasrollahzadeh, Mahmoud; Advani, Jacky H.; Fornasiero, Paolo; Gawande, Manoj B. (2 травня 2023). Application of biowaste and nature-inspired (nano)materials in fuel cells. Journal of Materials Chemistry A (англ.). Т. 11, № 17. с. 9333—9382. doi:10.1039/D2TA09732J. ISSN 2050-7496. Процитовано 6 вересня 2023.
  4. Kurniawan, Tonni Agustiono; Othman, Mohd Hafiz Dzarfan; Liang, Xue; Ayub, Muhammad; Goh, Hui Hwang; Kusworo, Tutuk Djoko; Mohyuddin, Ayesha; Chew, Kit Wayne (2022-01). Microbial Fuel Cells (MFC): A Potential Game-Changer in Renewable Energy Development. Sustainability (англ.). Т. 14, № 24. с. 16847. doi:10.3390/su142416847. ISSN 2071-1050. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  5. Koffi, N’Dah Joel; Okabe, Satoshi (4 листопада 2020). High voltage generation from wastewater by microbial fuel cells equipped with a newly designed low voltage booster multiplier (LVBM). Scientific Reports (англ.). Т. 10, № 1. с. 18985. doi:10.1038/s41598-020-75916-7. ISSN 2045-2322. Процитовано 6 вересня 2023.
  6. Li, Feng; An, Xingjuan; Wu, Deguang; Xu, Jing; Chen, Yuanyuan; Li, Wenchao; Cao, Yingxiu; Guo, Xuewu; Lin, Xue (2019). Engineering Microbial Consortia for High-Performance Cellulosic Hydrolyzates-Fed Microbial Fuel Cells. Frontiers in Microbiology. Т. 10. doi:10.3389/fmicb.2019.00409. ISSN 1664-302X. PMC 6432859. PMID 30936852. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  7. Zhang, Tian; Ghosh, Dipankar; Tremblay, Pier‐Luc (19 вересня 2019). Krishnaraj, R. Navanietha; Sani, Rajesh K. (ред.). Synthetic Biology Strategies to Improve Electron Transfer Rate at the Microbe–Anode Interface in Microbial Fuel Cells. Bioelectrochemical Interface Engineering (англ.) (вид. 1). Wiley. с. 187—208. doi:10.1002/9781119611103.ch11. ISBN .
  8. Rabiço, Franciene; Pedrino, Matheus; Narcizo, Julia Pereira; de Andrade, Adalgisa Rodrigues; Reginatto, Valeria; Guazzaroni, María-Eugenia (2023-08). Synthetic Biology Toolkit for a New Species of Pseudomonas Promissory for Electricity Generation in Microbial Fuel Cells. Microorganisms (англ.). Т. 11, № 8. с. 2044. doi:10.3390/microorganisms11082044. ISSN 2076-2607. PMC 10458277. PMID 37630604. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  9. Izadi, Paniz; Fontmorin, Jean-Marie; Fernández, Luis F. L.; Cheng, Shaoan; Head, Ian; Yu, Eileen H. (2019). High Performing Gas Diffusion Biocathode for Microbial Fuel Cells Using Acidophilic Iron Oxidizing Bacteria. Frontiers in Energy Research. Т. 7. doi:10.3389/fenrg.2019.00093. ISSN 2296-598X. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  10. Banerjee, Aritro; Calay, Rajnish Kaur; Mustafa, Mohamad (2022-01). Review on Material and Design of Anode for Microbial Fuel Cell. Energies (англ.). Т. 15, № 6. с. 2283. doi:10.3390/en15062283. ISSN 1996-1073. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  11. Liang, Huanhuan; Han, Jiali; Yang, Xingai; Qiao, Zhixing; Yin, Tao (2022-01). Performance improvement of microbial fuel cells through assembling anodes modified with nanoscale materials. Nanomaterials and Nanotechnology (англ.). Т. 12. с. 184798042211329. doi:10.1177/18479804221132965. ISSN 1847-9804. Процитовано 6 вересня 2023.
  12. Zhuang, Xinglei; Tang, Shien; Dong, Weiliang; Xin, Fengxue; Jia, Honghua; Wu, Xiayuan (21 лютого 2023). Improved performance of Cr(VI)-reducing microbial fuel cells by nano-FeS hybridized biocathodes. (англ.). Т. 13, № 10. с. 6768—6778. doi:10.1039/D3RA00683B. ISSN 2046-2069. PMC 9969982. PMID 36860531. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  13. Umar, Aisha; Smółka, Łukasz; Gancarz, Marek (2023-04). The Role of Fungal Fuel Cells in Energy Production and the Removal of Pollutants from Wastewater. Catalysts (англ.). Т. 13, № 4. с. 687. doi:10.3390/catal13040687. ISSN 2073-4344. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  14. Zhang, Shifan; Schuster, Jürgen; Frühauf-Wyllie, Hanna; Arat, Serkan; Yadav, Sandeep; Schneider, Jörg J.; Stöckl, Markus; Ukrainczyk, Neven; Koenders, Eddie (2 листопада 2021). Conductive Geopolymers as Low-Cost Electrode Materials for Microbial Fuel Cells. ACS Omega (англ.). Т. 6, № 43. с. 28859—28870. doi:10.1021/acsomega.1c03805. ISSN 2470-1343. PMC 8567353. PMID 34746578. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  15. Zhu, Qian; Hu, Jingping; Liu, Bingchuan; Hu, Shaogang; Liang, Sha; Xiao, Keke; Yang, Jiakuan; Hou, Huijie (2022-04). Recent Advances on the Development of Functional Materials in Microbial Fuel Cells: From Fundamentals to Challenges and Outlooks. ENERGY & ENVIRONMENTAL MATERIALS (англ.). Т. 5, № 2. с. 401—426. doi:10.1002/eem2.12173. ISSN 2575-0356. Процитовано 6 вересня 2023.
  16. Borja-Maldonado, Fátima; López Zavala, Miguel Ángel (2022-07). Contribution of configurations, electrode and membrane materials, electron transfer mechanisms, and cost of components on the current and future development of microbial fuel cells. Heliyon. Т. 8, № 7. с. e09849. doi:10.1016/j.heliyon.2022.e09849. ISSN 2405-8440. PMC 9287189. PMID 35855980. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом ()
  17. Han, Shuo; Thapa, Krishna; Liu, Wenyan; Westenberg, David; Wang, Risheng (12 грудня 2022). Enhancement of Electricity Production of Microbial Fuel Cells by Using DNA Nanostructures as Electron Mediator Carriers. ACS Sustainable Chemistry & Engineering (англ.). Т. 10, № 49. с. 16189—16196. doi:10.1021/acssuschemeng.2c04399. ISSN 2168-0485. Процитовано 6 вересня 2023.
  18. Deb, Dipankar; Patel, Ravi; Balas, Valentina E. (2020-05). A Review of Control-Oriented Bioelectrochemical Mathematical Models of Microbial Fuel Cells. Processes (англ.). Т. 8, № 5. с. 583. doi:10.3390/pr8050583. ISSN 2227-9717. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  19. Fan, Yingzheng; Qian, Fengyu; Huang, Yuankai; Sifat, Iram; Zhang, Chengwu; Depasquale, Alex; Wang, Lei; Li, Baikun (15 листопада 2021). Miniature microbial fuel cells integrated with triggered power management systems to power wastewater sensors in an uninterrupted mode. Applied Energy. Т. 302. с. 117556. doi:10.1016/j.apenergy.2021.117556. ISSN 0306-2619. Процитовано 6 вересня 2023.
  20. Chen, Haishan; Meng, Xiaoping; Liu, Dianlei; Wang, Wei; Xing, Xiaodong; Zhang, Zhiyong; Dong, Chen (2022-01). Closed-Loop Microbial Fuel Cell Control System Designed for Online Monitoring of TOC Dynamic Characteristics in Public Swimming Pool. International Journal of Environmental Research and Public Health (англ.). Т. 19, № 20. с. 13024. doi:10.3390/ijerph192013024. ISSN 1660-4601. PMC 9603446. PMID 36293614. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  21. Ibrahim, Rabialtu Sulihah Binti; Zainon Noor, Zainura; Baharuddin, Nurul Huda; Ahmad Mutamim, Noor Sabrina; Yuniarto, Adhi (2020-10). Microbial Fuel Cell Membrane Bioreactor in Wastewater Treatment, Electricity Generation and Fouling Mitigation. Chemical Engineering & Technology (англ.). Т. 43, № 10. с. 1908—1921. doi:10.1002/ceat.202000067. ISSN 0930-7516. Процитовано 6 вересня 2023.
  22. Wu, Xiaoshuai; Qiao, Yan; Guo, Chunxian; Shi, Zhuanzhuan; Li, Chang Ming (1 червня 2020). Nitrogen doping to atomically match reaction sites in microbial fuel cells. Communications Chemistry (англ.). Т. 3, № 1. с. 1—9. doi:10.1038/s42004-020-0316-z. ISSN 2399-3669. Процитовано 6 вересня 2023.
  23. Kausar, Ayesha; Ahmad, Ishaq; Zhao, Tingkai; Maaza, Malik; Bocchetta, Patrizia (2023-04). Green Nanocomposite Electrodes/Electrolytes for Microbial Fuel Cells—Cutting-Edge Technology. Journal of Composites Science (англ.). Т. 7, № 4. с. 166. doi:10.3390/jcs7040166. ISSN 2504-477X. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  24. Xie, Rong; Wang, Shuang; Wang, Kai; Wang, Meng; Chen, Biqiang; Wang, Zheng; Tan, Tianwei (17 серпня 2022). Improved energy efficiency in microbial fuel cells by bioethanol and electricity co-generation. Biotechnology for Biofuels and Bioproducts (англ.). Т. 15, № 1. doi:10.1186/s13068-022-02180-4. ISSN 2731-3654. PMC 9382818. PMID 35978352. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом () Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
  25. Ahmed, Shams Forruque; Mofijur, M.; Islam, Nafisa; Parisa, Tahlil Ahmed; Rafa, Nazifa; Bokhari, Awais; Klemeš, Jiří Jaromír; Indra Mahlia, Teuku Meurah (1 вересня 2022). Insights into the development of microbial fuel cells for generating biohydrogen, bioelectricity, and treating wastewater. Energy. Т. 254. с. 124163. doi:10.1016/j.energy.2022.124163. ISSN 0360-5442. Процитовано 6 вересня 2023.
  26. Jensen, Line Schultz; Kaul, Christian; Juncker, Nilas Brinck; Thomsen, Mette Hedegaard; Chaturvedi, Tanmay (2022-01). Biohydrogen Production in Microbial Electrolysis Cells Utilizing Organic Residue Feedstock: A Review. Energies (англ.). Т. 15, № 22. с. 8396. doi:10.3390/en15228396. ISSN 1996-1073. Процитовано 6 вересня 2023.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Mikrobni palivni elementi MPE bioelektrohimichni sistemi yaki vikoristovuyut zhivi mikroorganizmi zazvichaj bakteriyi abo arheyi dlya katalizu okisnennya organichnih rechovin i virobnictva elektroenergiyi Ci pristroyi poyednuyut biologichni procesi z elektrohimichnimi reakciyami z metoyu generaciyi elektrichnoyi energiyi Odnim iz klyuchovih komponentiv MPE ye bioanod de mikroorganizmi okislyuyut organichni spoluki taki yak glyukoza chi organichni kisloti i v rezultati cogo vidilyayut elektroni Mikrobni palivni elementi Mikrobni palivni elementi mayut potencial dlya virobnictva chistoyi energiyi z stichnih vod organichnih vidhodiv chi biomasi sho robit yih ob yektom interesu dlya vidnovlyuvanih dzherel energiyi ekologichnoyi energetiki ta stalogo rozvitku Mikrobni palivni elementi doslidzhuyutsya i rozvivayutsya v galuzi bioenergetiki ta elektrohimiyi i mozhut mati potencial dlya stvorennya efektivnih ta stalih dzherel energiyi Princip robotiTipovij mikrobnij palivnij element skladayetsya z dvoh kamer anodnoyi ta katodnoyi yaki rozdileni jonoobminnoyu membranoyu Anodna kamera z elektrodom zapovnyuyetsya substratom razom z mikroorganizmami V anodnij kameri maye buti stvoreno anaerobni bezkisnevi umovi a takozh peredbacheno gazovidvid dlya vidalennya gazopodibnih produktiv zhittyediyalnosti mikroorganizmiv Katodna kamera z elektrodom zapovnyuyetsya rozchinom elektrolitu v nij stvoryuyutsya aerobni kisnevi umovi Pri spozhivanni substratu mikroorganizmami v anaerobnih umovah razom z inshimi produktami metabolizmu v seredovishe anodnoyi kameri vidilyayutsya elektroni ta ioni vodnyu protoni Elektroni perenosyatsya na elektrod anodnoyi kameri bezposeredno z bakterialnoyi klitini abo za dopomogoyu mediatoriv Odnochasno protoni prohodyat cherez jonoobminnu membranu do katodnoyi kameri Difuziya ioniv H z anoda na katod stvoryuye visokij elektrohimichnij gradiyent V katodnij kameri vidbuvayetsya vidnovlennya kisnyu prijom elektroniv i protoniv sho spriyaye difuziyi ioniv H z anoda na katod Pri zamikanni kola elektroni prohodyat cherez zovnishnij kontur vid anoda do katoda stvoryuyuchi elektrichnij strum IstoriyaVpershe produkuvannya elektroenergiyi mikroorganizmami bulo doslidzheno profesorom botaniki Mihaelem Potterom u 1911 roci U seriyi prostih eksperimentiv vin sposterigav yak drizhdzhi Saccharomyces cerevisiae produkuvali elektroenergiyu metabolizuyuchi glyukozu abo saharozu Potter takozh viyaviv cej fenomen z bakteriyami Escherichia coli Otrimana napruga ne perevishuvala 0 5 V ne zvazhayuchi na zbilshennya ob yemu palivnogo elementu abo rozmiru elektrodu U 1931 roci Bernet Koen z yednav mizh soboyu bagato malih ob yemom 10 ml mikrobnih palivnih elementiv ta otrimav zagalnu naprugu na rivni 35 V ta silu strumu 2 mA Jogo ustanovka bula zanadto skladnoyu dlya togo shob otrimati praktichne zastosuvannya Z rozvitkom kosmonavtiki u 1960 h rokah ideya otrimannya elektroenergiyi za dopomogoyu mikroorganizmiv bula znovu vidrodzhena Bulo zaproponovano vikoristovuvati mikrobni palivni elementi pri dovgotrivalih kosmichnih misiyah dlya utilizaciyi vidhodiv lyudini z otrimannyam elektroenergiyi U 1980 h rokah vazhlivim poshtovhom v rozrobci mikrobnih palivnih elementiv stalo dodavannya do sistemi mediatoriv elektroniv metilenovij sinij helat zaliza tosho yaki dozvolili znachnoyu miroyu pidvishiti vihidnu naprugu ta silu strumu Najbilsh znachimim etapom u doslidzheni mikrobnih palivnih elementiv naprikinci 20 go stolittya stalo vidkrittya bakterij zdatnih napryamu peredavati elektroni na anod U 2020 roci v Scientific Reports bula opublikovana stattyab sho opisuye stvorennya nizkovoltnogo busternogo pidsilyuvacha yakij ye efektivnim dlya zboru energiyi ta nakopichuvannya energiyi dlya malopotuzhnih mikrobnih palivnih elementiv Perspektivni tehnologiyiMPE dlya virobnictva biovodnyu Mikrobni palivni elementi MPE ye unikalnimi elektrohimichnimi pristroyami yaki vikoristovuyut biologichni procesi dlya virobnictva elektroenergiyi Nizhche navedeno spisok perspektivnih tehnologij ta metodik sho rozvivayutsya v cij galuzi Sintetichna biologiya dlya optimizaciyi mikroorganizmiv Vikoristannya sintetichkoyi biologiyi dlya stvorennya specializovanih mikroorganizmiv yaki mayut pokrasheni elektrohimichni vlastivosti ta efektivnist v MPE Bioanodi ta biokatodi drugogo pokolinnya Rozrobka bioanodiv i biokatodiv yaki zabezpechuyut vishu shvidkist okislennya ta vidnovlennya organichnih spoluk pidvishuyuchi vidilennya elektroenergiyi Vikoristannya ekzofermentiv Vprovadzhennya zovnishnih fermentiv yaki dopomagayut u zbilshenni robochogo diapazonu MPE ta pidvishenni efektivnosti Materiali dlya ionno providnih membran Rozrobka novih ionno providnih materialiv yaki pidvishuyut shvidkist peredachi ioniv u MPE i znizhuyut vnutrishni opori Sistemi dlya keruvannya ta monitoringu Rozrobka integrovanih sistem keruvannya ta monitoringu dlya optimizaciyi roboti MPE ta zabezpechennya stabilnosti roboti Bioreaktori dlya kulturi mikroorganizmiv Vdoskonalennya bioreaktoriv dlya efektivnogo viroshuvannya bakterij ta arheyiv yaki vikoristovuyutsya v MPE Biodizajn elektrodiv Rozrobka novih materialiv ta dizajnu elektrodiv dlya pidvishennya katalitichnoyi aktivnosti ta stabilnosti MPE Integraciya z inshimi vidnovlyuvanimi dzherelami energiyi Rozrobka sistem sho dozvolyayut integruvati MPE z inshimi dzherelami vidnovlyuvanoyi energiyi takimi yak virobnictvo bioetanolu ta biovodnyu Div takozhElektrohimichnij element Elektrohimichne obroblennya Elektrohimichnij metod ochishennya stichnih vod Elektrogidrogenez Mikrobnij elektrosintez Biologichnij okislyuvach Biopalivo Biotehnologiya Bioinzheneriya Inzheneriya biologichnih sistem Biomolekulyarna elektronika Biosensor NanobiotehnologiyiDzherelaL Benedict Bruno Deepika Jothinathan M Rajkumar Microbial Fuel Cells Fundamentals Types Significance and Limitations Microbial Fuel Cell Technology for Bioelectricity Ed by Venkataraman Sivasankar Prabhakaran Mylsamy Kiyoshi Omine Springer 2018 P 23 48 Kun Guo Daniel J Hassett Tingyue Gu Microbial Fuel Cells Electricity Generation from Organic Wastes by Microbes Microbial Biotechnology Energy and Environment Ed by Rajesh Arora CAB International 2012 P 162 189 Dodatkova literaturaKnigi Ibrahim Mohamad Nasir Mohamad Yaqoob Asim Ali Ahmad Akil 1 grudnya 2022 Microbial Fuel Cells Emerging trends in electrochemical applications angl IOP Publishing ISBN 978 0 7503 4791 4 Krishnaraj R Navanietha Sani Rajesh K red 19 veresnya 2019 Bioelectrochemical Interface Engineering angl vid 1 Wiley ISBN 978 1 119 53854 7 doi 10 1002 9781119611103 Kim Jung Rae red 17 veresnya 2019 Microbial Fuel Cells 2018 MDPI Multidisciplinary Digital Publishing Institute doi 10 3390 books978 3 03921 534 8 Das Debabrata red 2018 Microbial Fuel Cell angl Cham Springer International Publishing ISBN 978 3 319 66792 8 Zhurnali Journal of Power Sources Microbial Cell Factories Biotechnology for Biofuels and Bioproducts Electrochemical Energy ReviewsStatti Sonawane Jayesh M Vijay Ankisha Deng Tianyang Ghosh Prakash C Greener Jesse 2023 Phototrophic microbial fuel cells a greener approach to sustainable power generation and wastewater treatment Sustainable Energy amp Fuels angl 7 15 doi 10 1039 D3SE00237C Roy Hridoy Rahman Tanzim Ur Tasnim Nishat Arju Jannatul Rafid Md Mustafa Islam Md Reazul Pervez Md Nahid Cai Yingjie ta in 2023 05 Microbial Fuel Cell Construction Features and Application for Sustainable Wastewater Treatment Membranes angl 13 5 doi 10 3390 membranes13050490 Wang Jianfei Ren Kexin Zhu Yan Huang Jiaqi Liu Shijie 2022 12 A Review of Recent Advances in Microbial Fuel Cells Preparation Operation and Application BioTech angl 11 4 doi 10 3390 biotech11040044 Kurniawan Tonni Agustiono Othman Mohd Hafiz Dzarfan Liang Xue ta in 2022 01 Microbial Fuel Cells MFC A Potential Game Changer in Renewable Energy Development Sustainability angl 14 24 doi 10 3390 su142416847 Boas Joana Vilas Oliveira Vania B Simoes Manuel Pinto Alexandra M F R 1 kvitnya 2022 Review on microbial fuel cells applications developments and costs Journal of Environmental Management 307 doi 10 1016 j jenvman 2022 114525 Vishwanathan A S 1 travnya 2021 Microbial fuel cells a comprehensive review for beginners 3 Biotech angl 11 5 doi 10 1007 s13205 021 02802 y Slate Anthony J Whitehead Kathryn A Brownson Dale A C Banks Craig E 2019 Microbial fuel cells An overview of current technology Renewable and Sustainable Energy Reviews angl 101 s 60 81 doi 10 1016 j rser 2018 09 044 PrimitkiSonawane Jayesh M Vijay Ankisha Deng Tianyang Ghosh Prakash C Greener Jesse 25 lipnya 2023 Phototrophic microbial fuel cells a greener approach to sustainable power generation and wastewater treatment Sustainable Energy amp Fuels angl T 7 15 s 3482 3504 doi 10 1039 D3SE00237C ISSN 2398 4902 Procitovano 6 veresnya 2023 Roy Hridoy Rahman Tanzim Ur Tasnim Nishat Arju Jannatul Rafid Md Mustafa Islam Md Reazul Pervez Md Nahid Cai Yingjie Naddeo Vincenzo 2023 05 Microbial Fuel Cell Construction Features and Application for Sustainable Wastewater Treatment Membranes angl T 13 5 s 490 doi 10 3390 membranes13050490 ISSN 2077 0375 PMC 10223362 PMID 37233551 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Jaleh Babak Nasri Atefeh Eslamipanah Mahtab Nasrollahzadeh Mahmoud Advani Jacky H Fornasiero Paolo Gawande Manoj B 2 travnya 2023 Application of biowaste and nature inspired nano materials in fuel cells Journal of Materials Chemistry A angl T 11 17 s 9333 9382 doi 10 1039 D2TA09732J ISSN 2050 7496 Procitovano 6 veresnya 2023 Kurniawan Tonni Agustiono Othman Mohd Hafiz Dzarfan Liang Xue Ayub Muhammad Goh Hui Hwang Kusworo Tutuk Djoko Mohyuddin Ayesha Chew Kit Wayne 2022 01 Microbial Fuel Cells MFC A Potential Game Changer in Renewable Energy Development Sustainability angl T 14 24 s 16847 doi 10 3390 su142416847 ISSN 2071 1050 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Koffi N Dah Joel Okabe Satoshi 4 listopada 2020 High voltage generation from wastewater by microbial fuel cells equipped with a newly designed low voltage booster multiplier LVBM Scientific Reports angl T 10 1 s 18985 doi 10 1038 s41598 020 75916 7 ISSN 2045 2322 Procitovano 6 veresnya 2023 Li Feng An Xingjuan Wu Deguang Xu Jing Chen Yuanyuan Li Wenchao Cao Yingxiu Guo Xuewu Lin Xue 2019 Engineering Microbial Consortia for High Performance Cellulosic Hydrolyzates Fed Microbial Fuel Cells Frontiers in Microbiology T 10 doi 10 3389 fmicb 2019 00409 ISSN 1664 302X PMC 6432859 PMID 30936852 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Zhang Tian Ghosh Dipankar Tremblay Pier Luc 19 veresnya 2019 Krishnaraj R Navanietha Sani Rajesh K red Synthetic Biology Strategies to Improve Electron Transfer Rate at the Microbe Anode Interface in Microbial Fuel Cells Bioelectrochemical Interface Engineering angl vid 1 Wiley s 187 208 doi 10 1002 9781119611103 ch11 ISBN 978 1 119 53854 7 Rabico Franciene Pedrino Matheus Narcizo Julia Pereira de Andrade Adalgisa Rodrigues Reginatto Valeria Guazzaroni Maria Eugenia 2023 08 Synthetic Biology Toolkit for a New Species of Pseudomonas Promissory for Electricity Generation in Microbial Fuel Cells Microorganisms angl T 11 8 s 2044 doi 10 3390 microorganisms11082044 ISSN 2076 2607 PMC 10458277 PMID 37630604 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Izadi Paniz Fontmorin Jean Marie Fernandez Luis F L Cheng Shaoan Head Ian Yu Eileen H 2019 High Performing Gas Diffusion Biocathode for Microbial Fuel Cells Using Acidophilic Iron Oxidizing Bacteria Frontiers in Energy Research T 7 doi 10 3389 fenrg 2019 00093 ISSN 2296 598X Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Banerjee Aritro Calay Rajnish Kaur Mustafa Mohamad 2022 01 Review on Material and Design of Anode for Microbial Fuel Cell Energies angl T 15 6 s 2283 doi 10 3390 en15062283 ISSN 1996 1073 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Liang Huanhuan Han Jiali Yang Xingai Qiao Zhixing Yin Tao 2022 01 Performance improvement of microbial fuel cells through assembling anodes modified with nanoscale materials Nanomaterials and Nanotechnology angl T 12 s 184798042211329 doi 10 1177 18479804221132965 ISSN 1847 9804 Procitovano 6 veresnya 2023 Zhuang Xinglei Tang Shien Dong Weiliang Xin Fengxue Jia Honghua Wu Xiayuan 21 lyutogo 2023 Improved performance of Cr VI reducing microbial fuel cells by nano FeS hybridized biocathodes angl T 13 10 s 6768 6778 doi 10 1039 D3RA00683B ISSN 2046 2069 PMC 9969982 PMID 36860531 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Umar Aisha Smolka Lukasz Gancarz Marek 2023 04 The Role of Fungal Fuel Cells in Energy Production and the Removal of Pollutants from Wastewater Catalysts angl T 13 4 s 687 doi 10 3390 catal13040687 ISSN 2073 4344 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Zhang Shifan Schuster Jurgen Fruhauf Wyllie Hanna Arat Serkan Yadav Sandeep Schneider Jorg J Stockl Markus Ukrainczyk Neven Koenders Eddie 2 listopada 2021 Conductive Geopolymers as Low Cost Electrode Materials for Microbial Fuel Cells ACS Omega angl T 6 43 s 28859 28870 doi 10 1021 acsomega 1c03805 ISSN 2470 1343 PMC 8567353 PMID 34746578 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Zhu Qian Hu Jingping Liu Bingchuan Hu Shaogang Liang Sha Xiao Keke Yang Jiakuan Hou Huijie 2022 04 Recent Advances on the Development of Functional Materials in Microbial Fuel Cells From Fundamentals to Challenges and Outlooks ENERGY amp ENVIRONMENTAL MATERIALS angl T 5 2 s 401 426 doi 10 1002 eem2 12173 ISSN 2575 0356 Procitovano 6 veresnya 2023 Borja Maldonado Fatima Lopez Zavala Miguel Angel 2022 07 Contribution of configurations electrode and membrane materials electron transfer mechanisms and cost of components on the current and future development of microbial fuel cells Heliyon T 8 7 s e09849 doi 10 1016 j heliyon 2022 e09849 ISSN 2405 8440 PMC 9287189 PMID 35855980 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Han Shuo Thapa Krishna Liu Wenyan Westenberg David Wang Risheng 12 grudnya 2022 Enhancement of Electricity Production of Microbial Fuel Cells by Using DNA Nanostructures as Electron Mediator Carriers ACS Sustainable Chemistry amp Engineering angl T 10 49 s 16189 16196 doi 10 1021 acssuschemeng 2c04399 ISSN 2168 0485 Procitovano 6 veresnya 2023 Deb Dipankar Patel Ravi Balas Valentina E 2020 05 A Review of Control Oriented Bioelectrochemical Mathematical Models of Microbial Fuel Cells Processes angl T 8 5 s 583 doi 10 3390 pr8050583 ISSN 2227 9717 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Fan Yingzheng Qian Fengyu Huang Yuankai Sifat Iram Zhang Chengwu Depasquale Alex Wang Lei Li Baikun 15 listopada 2021 Miniature microbial fuel cells integrated with triggered power management systems to power wastewater sensors in an uninterrupted mode Applied Energy T 302 s 117556 doi 10 1016 j apenergy 2021 117556 ISSN 0306 2619 Procitovano 6 veresnya 2023 Chen Haishan Meng Xiaoping Liu Dianlei Wang Wei Xing Xiaodong Zhang Zhiyong Dong Chen 2022 01 Closed Loop Microbial Fuel Cell Control System Designed for Online Monitoring of TOC Dynamic Characteristics in Public Swimming Pool International Journal of Environmental Research and Public Health angl T 19 20 s 13024 doi 10 3390 ijerph192013024 ISSN 1660 4601 PMC 9603446 PMID 36293614 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Ibrahim Rabialtu Sulihah Binti Zainon Noor Zainura Baharuddin Nurul Huda Ahmad Mutamim Noor Sabrina Yuniarto Adhi 2020 10 Microbial Fuel Cell Membrane Bioreactor in Wastewater Treatment Electricity Generation and Fouling Mitigation Chemical Engineering amp Technology angl T 43 10 s 1908 1921 doi 10 1002 ceat 202000067 ISSN 0930 7516 Procitovano 6 veresnya 2023 Wu Xiaoshuai Qiao Yan Guo Chunxian Shi Zhuanzhuan Li Chang Ming 1 chervnya 2020 Nitrogen doping to atomically match reaction sites in microbial fuel cells Communications Chemistry angl T 3 1 s 1 9 doi 10 1038 s42004 020 0316 z ISSN 2399 3669 Procitovano 6 veresnya 2023 Kausar Ayesha Ahmad Ishaq Zhao Tingkai Maaza Malik Bocchetta Patrizia 2023 04 Green Nanocomposite Electrodes Electrolytes for Microbial Fuel Cells Cutting Edge Technology Journal of Composites Science angl T 7 4 s 166 doi 10 3390 jcs7040166 ISSN 2504 477X Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Xie Rong Wang Shuang Wang Kai Wang Meng Chen Biqiang Wang Zheng Tan Tianwei 17 serpnya 2022 Improved energy efficiency in microbial fuel cells by bioethanol and electricity co generation Biotechnology for Biofuels and Bioproducts angl T 15 1 doi 10 1186 s13068 022 02180 4 ISSN 2731 3654 PMC 9382818 PMID 35978352 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki z PMC z inshim formatom posilannya Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya Ahmed Shams Forruque Mofijur M Islam Nafisa Parisa Tahlil Ahmed Rafa Nazifa Bokhari Awais Klemes Jiri Jaromir Indra Mahlia Teuku Meurah 1 veresnya 2022 Insights into the development of microbial fuel cells for generating biohydrogen bioelectricity and treating wastewater Energy T 254 s 124163 doi 10 1016 j energy 2022 124163 ISSN 0360 5442 Procitovano 6 veresnya 2023 Jensen Line Schultz Kaul Christian Juncker Nilas Brinck Thomsen Mette Hedegaard Chaturvedi Tanmay 2022 01 Biohydrogen Production in Microbial Electrolysis Cells Utilizing Organic Residue Feedstock A Review Energies angl T 15 22 s 8396 doi 10 3390 en15228396 ISSN 1996 1073 Procitovano 6 veresnya 2023 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite news title Shablon Cite news cite news a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya

Дата публікації:
Топ