The Optimal Design and Performance Limits of Microbial Fuel Cell-based Water Treatment through Model Calculations

通过模型计算微生物燃料电池水处理的优化设计和性能极限

• 批准号: 22H01625
• 负责人: 吉田 奈央子
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01625/
• 关键词: 微生物燃料電池; 都市下水; 電気生産菌; 下水道; 廃水処理; 微生物燃料電池（MFC); カソード触媒; 電気生産微生物

MFC改良について、従来用いてきたMFCのカソード電位が他のMFCに比べ0.2V程度低く0.4V程度にとどまる課題があったため,触媒塗料として用いている炭素塗料について新たに調製した酸素還元触媒と比較し、酸素還元電流の違いを検証した結果, 新たに作成した電極に比べて過電圧がおおきく電位の損失が大きいことが示された.これより塗布する触媒の改良によりMFCの出力を増強することができることが示唆された.　本年度は新たな触媒を塗布したMFCの試験を行うまでには至らなかったが, 今後, 新たに調製したMFCを作成し評価・改良を重ねていく.MFCのメタ分析を可能にするモデルの構築について、これまでの計算式は汎用性に欠け,例えば表面積を増大したアノード・カソード反応が均衡したMFCの性能を計算できなかった. そこでアノードの式に有機物濃度や電極表面積を与えてバトラーボルマー式でアノード抵抗を計算した結果,アノード抵抗再現よく計算することができ, 従来に比べて電流計算を表現することができるようになった.本成果について国際投稿論文としてまとめるとともに、現状表現できていないカソード反応式についても検討を進めるMFC中の電気生産微生物の網羅的な分離に取り組み、いくつか種レベルで新規な電気生産微生物を取得し、系統学的に多様である他、電気生産に至る代謝が有機物の酸化還元電位に応じて段階的に存在し全体として効率的になるよう構成されている様子が示された。具体的には電位が低く基質レベルでのリン酸化が可能な場合は微生物自らが生産するメディエータの再酸化に電極が関与し、電位が高くなると酸化的リン酸化の最終電子受容体として電極が関与することが示された.

MFC improvement in the use of medium and low MFC voltage level than 0.2V level 0.4V level problem, catalyst coating and carbon coating in the use of medium and low carbon coating new modulation, acid reduction catalyst, comparison, acid reduction current violation of the results, new electrode than high voltage level voltage loss is large. The improvement of MFC performance in the coating process This year, new catalyst coatings have been tested on MFC, and in the future, new modulation methods have been developed to evaluate and improve MFC.MFC analysis has been possible, and the calculation formula has been widely used, such as increasing the surface area of MFC. The formula of organic matter concentration and electrode surface area is calculated according to the formula of resistance reproduction. The results of this study are presented in international papers. The current situation of this study is discussed in detail. The isolation of electricity-producing microorganisms in MFC is discussed in detail. The isolation of electricity-producing microorganisms is discussed in detail. The existence of all the components of the acidification and reduction potential of organic compounds from electrical production to metabolism is shown. The specific potential is low, the substrate is acidic, the electrode is closed, the potential is high, the electrode is closed, the electrode is closed.