Mikrobiyal yakıt hücrelerinde evsel atıksulardan elektrik üretimi

Abstract

Son yıllarda enerji ihtiyaçlarını karşılamak için fosil yakıtların kullanımındaki artış çevresel problemleri hızlandırmış ve yenilenebilir enerji ihtiyacını giderek arttırmıştır. Temiz ve yenilenebilir enerji insan yaşamının en büyük ihtiyaçlarından biridir. Bu ihtiyacı karşılamak için insanoğlu sürekli bir arayış içerisinde olmuştur. Zaman geçtikçe bu arayışlar yeni enerji kaynaklarının bulunmasını sağlamıştır. Bu yeni enerji kaynaklarından biri de Mikrobiyal Yakıt Hücresi (MYH)?dir. Tez çalışması kapsamında iki farklı MYH reaktörü kullanılarak evsel atıksudan elektrik enerjisi üretimi incelenmiştir. Ayrıca MYH sisteminde kullanılan membranların yüzey özellikleri incelenerek membran yüzeyindeki birikimler incelenmiştir. İki bölmeli MYH ile yapılan çalışmada farklı membran elektrot konfigürasyonları denenerek farklı hidrolik bekletme sürelerinde (HBS) elektrik üretimi incelenmiştir. Maksimum akım yoğunluğu 1385 mA/m2 ve güç yoğunluğu 16 mW/m2, Ti-TiO2-Nafion, en düşük akım yoğunluğu 480 mA/m2 ve güç yoğunluğu 2 mW/m2 Karbon Kağıt-Ultrex elektrot-membran konfigürasyonlarında HBS 1 günde elde edilmiştir. Ti-TiO2-Ultrex ve Karbon Kağıt-Nafion konfigürasyonlarında ise HBS 1 günde elde edilen akım ve güç yoğunlukları sırasıyla 750 mA/m2, 5 mW/m2 ve 1320 mA/m2, 14 mW/m2 olarak ölçülmüştür. KOİ giderim verimi ise en yüksek Ti-TiO2-Nafion çiftinde, %78 giderimle gerçekleşmiştir. Ardından %74 giderimle Karbon Kağıt-Nafion gelmiştir. UM2FC?de evsel atıksu konsantresi ile yapılan çalışmada ise maksimum güç yoğunluğu %50 konsantre ile 35 mW/m2 olarak elde edilmiştir. Ayrıca %50 konsantrede KOİ giderimi %67 olup, yapılan elektrokimyasal ölçümler sonucunda UM2FC?de ohmik direncin 85 ohm, toplam direncin 135 ohm ve yük transfer direncinin ise 50 ohm olduğu tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda membranlar üzerindeki bozulma ve birikintileri görmek amacıyla yapılan SEM ve EDX analizlerinde ise membran yüzeyinde organik ve inorganik birikimlerin olduğu belirlenmiştir.