Μελέτη της λειτουργίας μικροβιακής κυψελίδας καυσίμου (ΜΚΚ) ενός και δύο θαλάμων με συνθετικό και πραγματικό λύμα

Ιντζές, Ανέστης; Intzes, Anestis

dc.contributor.author	Ιντζές, Ανέστης	el
dc.contributor.author	Intzes, Anestis	en
dc.date.accessioned	2018-01-24T11:19:14Z
dc.date.available	2018-01-24T11:19:14Z
dc.date.issued	2018-01-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46286
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14768
dc.rights	Default License
dc.subject	Μικροβιακή κυψελίδα καυσίμου (ΜΚΚ)	el
dc.subject	Παρατεταμένη λειτουργία	el
dc.subject	Περιοδική αντικατάσταση του ανοδικού διαλύματος	el
dc.subject	Κάθοδος αέρα	el
dc.subject	Αστικό λύμα	el
dc.subject	Microbial fuel cell (MFC)	en
dc.subject	Long term operation	el
dc.subject	Periodic anolyte replacement	el
dc.subject	Air cathode	el
dc.subject	Municipal wastewater	el
dc.title	Μελέτη της λειτουργίας μικροβιακής κυψελίδας καυσίμου (ΜΚΚ) ενός και δύο θαλάμων με συνθετικό και πραγματικό λύμα	el
dc.title	Study of the operation of single and dual chamber microbial fuel cell (MFC) with synthetic and municipal wastewater feed	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική μηχανική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/df16e4f70a884dc97964f904cf22530794c9184f
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-11
heal.abstract	Οι Μικροβιακές Κυψελίδες Καυσίμου (ΜΚΚ) μετατρέπουν τη δεσμευμένη χημική ενέργεια του υποστρώματος σε ηλεκτρική μέσω του μεταβολισμού αναερόβιων μικροοργανισμών που έχουν τη βιολογική ικανότητα να παράγουν ηλεκτρόνια. Αποδέκτης των ηλεκτρονίων είναι το ανοδικό ηλεκτρόδιο της ΜΚΚ ενώ συγχρόνως βιοαποικοδομείται οργανικό φορτίο και απομακρύνονται τοξικές ουσίες. Η ιδιότητα αυτή, καθιστά της ΜΚΚ έναν ιδιαίτερα ενδιαφέρον τρόπο επεξεργασίας αστικών και βιομηχανικών λυμάτων με άμεση παραγωγή καθαρής ενέργειας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν ΜΚΚ δύο και ενός θαλάμου, με την πρώτη να μελετάται ως προς την επίδραση του pH και της θερμοκρασίας και εντοπίστηκε ότι το βέλτιστο εύρος τιμών pH είναι μεταξύ 7 και 9. Η άνοδος της θερμοκρασίας, εώς τους 35°C, φάνηκε να ενισχύει την παραγωγή δυναμικού και στους δύο τύπους ΜΚΚ. Η ΜΚΚ ενός θαλάμου μελετήθηκε σε δύο περιόδους για ποικίλα είδη τροφοδοσίας, αστικό λύμα, αστικό λύμα με προσθήκη ποσότητας ρυθμιστικού διαλύματος φωσφορικών και με συνθετικό λύμα σε εύρος τιμών αγωγιμότητας, με προσθήκη επιπλέον ποσότητας άλατος (NaCl) ή μείωση της ποσότητας του ρυθμιστικού. Η παρουσία ρυθμιστικού αύξησε την αγωγιμότητα στο αστικό λύμα και επέφερε βελτίωση των μετρούμενων χαρακτηριστικών, μέχρι διπλασιασμού, της απόδοσης της κυψελίδας. Η προσθήκη άλατος προκάλεσε αύξηση της αγωγιμότητας από τα 12.25 mS/cm στα 17.24 mS/cm, χωρίς να παρατηρείται ανάλογη αξιοσημείωτη αύξηση της απόδοσης. Η σταθερότητα της απόδοσης ως προς το χρόνο μελετήθηκε και στις δύο περιόδους λειτουργίας της ΜΚΚ ενός θαλάμου και βρέθηκε ότι περιοδικές αλλαγές του ανοδικού διαλύματος σταθεροποιούν την απόδοση. Κάτα τη διάρκεια των περιοδικών αλλαγών το παραγόμενο δυναμικό παρέμεινε κοντά στις αρχικές τιμές για όλο το διάστημα ελέγχου της παραμέτρου αυτής, που ανήλθε σε 107 ημέρες, και η εσωτερική αντίσταση υπολογίστηκε στα 23 Ω. Τα αποτέλεσματα υποδεικνύουν ότι η ΜΚΚ ενός θαλάμου είναι ικανή να επεξεργάζεται αστικό λύμα και να λειτουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς αξιόλογη μείωση της απόδοσης.	el
heal.abstract	Microbial Fuel Cells (MFCs) convert the substrate-bound chemical energy to electrical through metabolic activities of anaerobic microorganisms who possess the ability to directly produce electrons. The final electron acceptor is the anodic electrode of the MFC, while simultaneously substrate is biodegraded and toxic substances are being remediated. The aforementioned characteristics render MFCs a particularly intriguing way of treating municipal and industrial wastewater combined with direct clean energy production. In this paper, a two and a single chamber MFCs have been studied, with the first being observed under different pH and temrperature conditions and it was concluded that the optimal pH values are between 7 and 9. The increase of operating temperature, up to 35°C, was found to increase the voltage output for both MFCs. The single chamber MFC was studied for two intervals using various substrates, municipal wastewater, municipal wastewater enriched with phosphate buffer solution and with synthetic wastewater for a range of different anolyte conductivity values, achived by the addition of salt (NaCl) or by reducing the amount of the added buffer solution. The presence of buffer solution led to an increase of conductivity for the municipal wastewater with a subsequent twofold increase of the observed yield characteristics. The adding of salt caused an increase of conductivity from 12.25 mS/cm to 17.24 mS/cm, not accompanied by a noteworthy improvement on performance. The long term stability of the single chamber MFC's performance was studied for both operational intervals and it was noted that periodic complete anolyte replacement contributes to stable performance. During the periodic replacements the observed voltage did not deviate considerably from the initially observed values, a trend that lasted for the 107 days during which this parameter was studied, with the internal resistance being calculated at 23 Ω. These results indicate that the single chamber MFC has the capability to treat municipal wastewater and to operate for a considerable amount of time without any remarkable decrease of performance.	en
heal.advisorName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Βλυσίδης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Φιλιππόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	91 σ.
heal.fullTextAvailability	true