Mikrobiyal yakıt hücresi teknolojisi ile doğrudan elektrik üretimi

Abstract

Bu tez çalışmasında iki bölmeli mikrobiyal yakıt hücresi (MYH) ile karbon kaynağı olarak glikoz kullanılan sentetik atıksudan elektrik üretimi araştırılmıştır. Reaktöre verilen aşı kültürü, farklı kaynaklardan alınan bakteri kültürleri ile yapılan zenginleştirme çalışmaları sonucu elde edilmiştir. Çalışmada birinde TiO2 kaplamalı titanyum diğerinde grafit elektrot kullanılan iki MYH kullanılmıştır. Reaktörler 1 hafta deneme amaçlı işletildikten sonra kesikli beslemeli modda devreye alınmıştır. Ti-TiO2 ve grafit MYH ile elde edilen maksimum akım ve güç yoğunlukları sırayla 477 mA/m2, 2272 mW/m2 ve 31 mA/m2, 9,6 mW/m2'dir. Maksimum sonuçlar 50 mM glikoz konsantrasyonununda elde edilmiştir. PCR ve DGGE işlemlerinin ardından yapılan dizi analizi sonunda, Enterococcus sp. (%99), Shewanella haliotis (%91) ve Vagococcus fluvialis (%96) türlerinin MYH'de baskın olarak bulunduğu görülmüştür. Ti-TiO2 MYH'de elde edilen ilk 15 günlük verilerle Nerst-Monod eşitliği kullanılarak biyo-elektrokimyasal kinetik model uygulanmıştır. Elde edilen biyo-elektrokimyasal kinetik denklemi MATLAB programında %95 güven aralığında doğrusal olmayan bir eğri üzerine uydurularak çözülmüştür. Kinetik katsayılar, KS= 2,93 mM, ?= 0,35 ve Jmax= 0,39 A/m2 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar Ti-TiO2 elektrotun MYH'lerde güç üretiminde kullanılabileceğini göstermektedir.