Anode biofilm formation with applied external voltage

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorKoltysheva, D. S.
dc.contributor.authorShchurska, K. O.
dc.contributor.authorKuzminskyi, Ye. V.
dc.date.accessioned2023-07-20T04:42:51Z
dc.date.available2023-07-20T04:42:51Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractBackground. The formation of an exoelectrogenic biofilm in a microbial fuel cell (MFC) is an important stage, because it affects later on current generation by the system. The fermented residue after methanogenesis as an inoculum contains not only exoelectrogenic microorganisms, but also methanogens, which reduce the productivity of MFC. The use of current allows the formation of a biofilm enriched with exoelectrogenic microorganisms. Objective. The purpose of our study was to establish the parameters of MFC under periodic application of external voltage. Methods. A two-chamber H-type MFC with a salt bridge between the chambers was used for the study. The anolyte was stirred with a magnetic stirrer for 4 h a day and a 3V voltage was simultaneously applied to create selective conditions for exoelectrogenic biofilm growth. Results. The application of external voltage stimulated the increase in the current and voltage of the MFC. With the periodic application of an external voltage, the MFC current increased to 788 ± 40 mA for the MFC with a resistor and without load. After disconnection and discharge, the MFC current dropped to 189 ± 10 mA for the MFC without load and to 154 ± 8 mA for the MFC with a resistor, respectively. Under the conditions of MFC operation without applying external voltage, the current was 960 ± 50 mA for MFC with an open circuit and 672 ± 35 mA for MFC with a closed circuit when a resistor is connected. For all MFC, the current gradually decreased over time. MFC demonstrated capacitive behaviour: after accumulating charge for 4 h, a discharge from 622 ± 30 mV to 462 ± 23 mV was observed. Microscopy showed fouling of the anode. Since the fermented residue after methanogenesis is mixed consortium, the anodic biofilm was also mixed consortium enriched with different species of exoelectrogens. Conclusions. Periodic application of external voltage allowed to increase the current by 17% and double the voltage compared to MFC without external voltage supply. However, after disconnecting the external voltage source, the MFC gradually discharged, that is, the current and voltage decreased. The maximum value of the current of the MFC with an open circuit was 22% more than the MFC with a closed circuit.uk
dc.description.abstractotherПроблематика. Утворення екзоелектрогенної біоплівки в мікробному паливному елементі (МПЕ) є важливим етапом, оскільки він впливає на подальшу генерацію струму системою. Ферментований залишок після метаногенезу як інокулят містить не тільки екзоелектрогенні мікроорганізми, а й метаногени, які знижують продуктивність МПЕ. Використання струму дає змогу сформува- ти біоплівку, збагачену екзоелектрогенними мікроорганізмами. Мета. Встановлення параметрів МПЕ за періодичного прикладення зовнішньої напруги. Методика реалізації. Для дослідження використовували двокамерний МПЕ Н-типу із сольовим містком між камерами. Аноліт перемішували магнітною мішалкою протягом 4 год на день і одночасно прикладали напругу 3 В для створення селективних умов для росту екзоелектрогенної біоплівки. Результати. Прикладення зовнішньої напруги спричиняє підвищення сили струму та напруги МПЕ. За періодичного прикладання зовнішньої напруги сила струму МПЕ зростає до 788 ± 40 мкА для МПЕ із резистором та без навантаження. Після відключення та розрядження сила струму МПЕ відповідно спадає до 189 ± 10 мкА для МПЕ без навантаження та до 154 ± 8 мкА МПЕ із ре- зистором. За умов функціонування МПЕ без прикладення зовнішньої напруги сила струму становить 960 ± 50 мкА для МПЕ з від- критим конутром і 672 ± 35 мкА для МПЕ із замкнутим контуром при підключеному резисторі. Для всіх МПЕ сила струму посту- пово з часом знижується. МПЕ демонструє ємнісну поведінку: після накопичення заряду протягом 4 год спостерігається розряд від 622 ± 30 до 461 ± 23 мВ. Мікроскопія показала обростання анода. Оскільки ферментований залишок після метаногенезу є змішаним консорціумом, анодна біоплівка також була змішаним консорціумом, збагаченим різними видами екзоелектрогенів. Висновки. Періодичне прикладання зовнішньої напруги дає змогу збільшити струм на 17 % та напругу вдвічі порівняно з МПЕ без подачі зовнішньої напруги. Однак після відключення зовнішнього джерела напруги МПЕ поступово розряджається, а саме зменшуються сила струму та напруга. Максимальне значення сили струму МПЕ з відкритим контуром на 22 % більше за МПЕ із замкнутим контуром.uk
dc.format.pagerangePp. 14-23uk
dc.identifier.citationKoltysheva, D. Anode biofilm formation with applied external voltage / Koltysheva D. S., Shchurska K. O., Kuzminskyi Ye. V. // Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal. – 2023. – Vol. 7, No. 1. – P. 14-23. – Bibliogr.: 24 ref.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/ibb.2023.7.1.273816
dc.identifier.orcid0000-0002-8003-8556uk
dc.identifier.orcid0000-0003-4440-3365uk
dc.identifier.orcid0000-0002-5632-8297uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/58338
dc.language.isoenuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.relation.ispartofInnovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 7, No. 1uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectmicrobial fuel celluk
dc.subjectexternal voltageuk
dc.subjectbiofilmuk
dc.subjectbioanodeuk
dc.subjectмікробний паливний елементuk
dc.subjectзовнішня напругаuk
dc.subjectбіоплівкаuk
dc.subjectбіоанодuk
dc.titleAnode biofilm formation with applied external voltageuk
dc.title.alternativeФормування анодної біоплівки за прикладеня зовнішньої напругиuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
273816-640569-1-10-20230426.pdf
Розмір:
863.89 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 7, No. 1