ارزیابی اثر متیل رد و لاکتات به عنوان واسطه انتقال الکترون و منبع کربن ساده بر عملکرد الکتروشیمیایی پیل سوختی میکروبی رسوب دریاچه ارومیه

مقدمه: بحران انرژی به‌علت مصرف روزافزون سوخت‌های فسیلی موضوع بسیار مهمی است؛ ازاین‌رو، منابع انرژی جایگزین دارای اهمیت فوق‌العاده‌ای هستند. از میان منابع انرژی تجدیدپذیر، فناوری پیل‌های سوختی میکروبی رسوبی بسیار مهم است؛ در این پیل‌ها با عملکرد کاتالیزوری باکتری‌های مناسب (اگزوالکتروژن[i]) انرژی شیمیایی مواد آلی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. مواد و روش‏‏ها: در مطالعۀ حاضر، از ظروف شیشه‌ای یک لیتری به‌عنوان راکتور استفاده شد. نصف ظرف با لجن دریاچۀ ارومیه (بخش آندی) و بخش بالایی ظرف با آب دریاچۀ ارومیه (بخش کاتدی) تعبیه شد. صفحه‌های گرافیتی با مساحت سطح کاربردی 4×4 سانتی‌مترمربع (الکترود انتخابی) به سیم‌های مسی اتصال یافتند و دو بخش متأثر از مقاومت بیرونی 2/2 کیلواهم به‌ هم متصل شدند. عملکرد الکتروشیمیایی پیل‌های سوختی با استفاده از ولت‌‌متر دیجیتالی ارزیابی شد. تأثیر متیل‌رد (واسطۀ انتقال الکترون) و لاکتات (منبع سادۀ کربنی) پس‌از تعیین غلظت بهینه در سه بازۀ 15‌روزه بررسی شد. نتایج: نتایج نشان دادند عملکرد الکتروشیمیایی پیل سوختی میکروبی رسوبی دارای متیل‌رد با دانسیتۀ توان[ii] 54/7 میلی‌وات بر متر‌مربع سطح کاربردی الکترود آندی اختلاف معناداری با پیل سوختی بدون واسطه با دانسیتۀ توان 46/0 میلی‌وات بر متر‌مربع دارد. در مقابل، پیل حاوی متیل‌رد و لاکتات دانسیتۀ توان 41/1±44/4 میلی‌وات بر متر‌مربع را نشان داد. بحث و نتیجه‏گیری: کنسرسیوم میکروبی رسوبات الکترون‌های تولیدشده از تجزیۀ منابع آلی را به‌طور مستقیم در قالب تشکیل بیوفیلم روی الکترود آندی و یا به کمک واسطه‌های سنتتیک به الکترود آندی منتقل می‌کنند. نتایج نشان دادند افزودن واسطۀ سنتتیک خارجی متیل‌رد باعث افزایش عملکرد الکتروشیمیایی پیل سوختی می‌شود. انتظار می‌رفت پیل سوختی عملکرد بهتری در حضور منبع کربن خارجی و متیل‌رد داشته باشد، اما پیل سوختی در نبود لاکتات عملکرد بهتری نشان داد. [i]- Exoelectrogen [ii]- Power density