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Catalyses of power generation in single chamber microbial fuel cells with grephite based electrodes

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Catalyses of power generation in single chamber microbial fuel cells with grephite based electrodes

Sono stati studiati in questo lavoro gli effetti della crescita biofilm sulla superficie del catodo, in termini di produzione di energia elettrica, in celle a combustibile microbiche ad una camera (SCMFCs) per il trattamento delle acque reflue. Tre aree dell’anodo (2, 10 e 40 cm2) sono state utilizzate per testare le prestazioni di SCMFCs con catodi senza platino e con platino (Pt carico: 0,5 mgPt/cm2) della stessa superficie di 5 cm2. La generazione di potenza è aumentata passando da 2 a 10 cm2 di area anodica, ma ha raggiunto un plateau con anodi di 10-40 cm2. SCMFCs con catodi catalizzati da platino hanno mostrato una generazione di potenza superiore nel periodo di avvio, ma la differenza rispetto a quelli senza platino scompare rapidamente dopo 3-5 settimane di funzionamento, in conseguenza della formazione di biofilm sui catodi. I risultati ottenuti mostrano chiaramente come i bio-catodi di grafite sono competitivi con catodi catalizzati chimicamente dal platino. Un rapporto tra le superfici di catodo/anodo pari a 0,1 può essere sufficiente a garantire una stabile generazione di potenza e funzionamento a lungo termine in MFCs a basso costo.

The effects of biofilm growth on cathode surface in terms of power generation in single chamber microbial fuel cells (SCMFCs) treating wastewater were investigated in this work. SCMFCs with different anode areas and platinum-based/platinum-free cathodes were operated for 15 weeks, monitoring power densities and potentials with the time. Three anode areas (2, 10 and 40 cm2) were used to test the performance of SCMFCs, started with clean and sterilized anodes. Platinum-free and platinum-based cathodes (Pt loading: 0.5 mgPt/cm2) of the same surface of 5 cm2 were compared. The power generation increased from 2 to10 cm2 anode area, but reached a plateau from 10 to 40 cm2. SCMFCs with Pt-based cathodes had higher power generation at the startup period, but the difference quickly vanished after 3-5 weeks of operation in consequence of biofilm formation on cathodes. The results achieved clearly show how the bio-catalyses on graphite base electrodes is competitive with the chemical catalyses on cathodes as well as anodes in SCMFCs. 0.1 cathodic/anodic surface ratio can be enough to guarantee a stable power generation and long-term operation in low cost MFCsMFCs.

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