Electrical energy generation by microbial fuel cells with microalgae on the cathode

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorKoltysheva, D. S.
dc.contributor.authorShchurska, K. O.
dc.contributor.authorKuzminskyi Ye. V
dc.date.accessioned2024-03-07T13:01:24Z
dc.date.available2024-03-07T13:01:24Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractBackground. The possibility of converting organic compounds into electrical energy in microbial fuel cells (MFCs) makes MFCs a promising eco-friendly technology. However, the use of platinum or hexacyanoferrates may increase costs or lead to secondary environmental pollution. The use of microalgae in the cathode chamber is a promising solution to these problems. Objective. We aimed to establish the dependence of electrical energy generation and the efficiency of the application of a specific type of algae on the type and mode of lighting. Methods. In the study, two-chamber H-type MFC with salt bridge was used. Fermented residue after methanogenesis was used as inoculum in the anode chamber, and microalgae cultures Chlorella vulgaris, Desmodesmus armatus, and Parachlorella kessleri were used as inoculum in the cathode chamber. Results. MFCs with microalgae demonstrate the ability to generate current under different light sources. The maximum voltage for the MFC with an anode biofilm and with microalgae in the cathode chamber is 13–15% lower compared to the MFC with an abiotic cathode (840 ± 42 mV). The maximum current is 2–6% lower than the control (480 ± 24 млA) for the MFC with Chlorella vulgaris and the MFC with Parachlorella kessleri, and 8% higher for the MFC with Desmodesmus armatus compared to the MFC with an abiotic cathode. The MFCs with microalgae are capable of generating electrical energy for an extended period. Conclusions. With a pre-grown anodic biofilm, both the current and voltage maintain relative stability when the light source is changed. The potential use of solar lighting broadens the applicability of the MFCs with microalgae, as it eliminates the need for additional costs associated with artificial light sources.
dc.description.abstractotherПроблематика. Можливість перетворення органічних речовин на електричну енергію в мікробних паливних елементах (МПЕ) робить МПЕ екологічно чистою технологією. Однак використання платини або гексаціанофератів може збільшити витрати або ж призвести до вторинного забруднення довкілля. Використання мікроводоростей у катодній камері є перспективним для вирішення цих проблем. Мета. Встановлення залежності генерації електричної енергії та ефективності застосування певного виду водоростей від типу та режиму освітлення. Методика реалізації. Використано двокамерний МПЕ Н-типу із сольовим містком. Як інокулят в анодній камері використано ферментований залишок після метаногенезу, а як інокулят у катодній камері – культури мікроводоростей Chlorella vulgaris, Desmodesmus armatus і Parachlorella kessleri. Результати. МПЕ з мікроводоростями демонструють здатність до генерації струму за використання різних джерел освітлення. Максимальні значення напруги для МПЕ з анодною біоплівкою та з мікроводоростями в катодній камері на 13–15 % менші порівняно з МПЕ з абіотичним катодом (840 ± 42 мВ). Максимальні значення сили струму на 2–6 % менші за контроль (480 ± 24 мкА) для МПЕ з Chlorella vulgaris і для МПЕ з Parachlorella kessleri та на 8 % більші для МПЕ з Desmodesmus armatus порівняно з МПЕ з абіотичним катодом. МПЕ з мікроводоростями здатні протягом тривалого часу генерувати електричну енергію. Висновки. З попередньо нарощеною анодною біоплівкою сила струму та напруга залишаються відносно незмінними при зміні джерела освітлення. Можливість використання сонячного освітлення розширює можливість використання МПЕ з мікроводоростями, оскільки не потребує додаткових витрат, пов’язаних із застосуванням штучних джерел освітлення.
dc.format.pagerangePp. 46-55
dc.identifier.citationKoltysheva, D. Electrical energy generation by microbial fuel cells with microalgae on the cathode / Koltysheva D. S, Shchurska K. O., Kuzminskyi Ye. V. // Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal. – 2024. – Vol. 8, No. 1. – P. 46-55. – Bibliogr.: 34 ref.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/ibb.2024.8.1.290311
dc.identifier.orcid0000-0002-8003-8556
dc.identifier.orcid0000-0003-4440-3365
dc.identifier.orcid0000-0002-5632-8297
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/65313
dc.language.isoen
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
dc.publisher.placeKyiv
dc.relation.ispartofInnovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 8, No. 1
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectmicrobial fuel cell
dc.subjectbiofilm
dc.subjectbioanode
dc.subjectbiocathode
dc.subjectmicroalgae
dc.subjectпотребує додаткових витрат
dc.subjectпов’язаних із застосуванням штучних джерел освітлення
dc.subjectмікробний паливний елемент
dc.subjectбіоплівка
dc.subjectбіоанод
dc.subjectбіокатод
dc.subjectмікроводорості
dc.titleElectrical energy generation by microbial fuel cells with microalgae on the cathode
dc.title.alternativeГенерування електричної енергії мікробними паливними елементами з мікроводоростями на катоді
dc.typeArticle

Файли

Зібрання

Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 8, No. 1