Use of Copper and Graphite Cathode Electrodes in the Sediment Microbial Fuel Cells


Creative Commons License

AK N., ORHAN A., ERENSOY A., ÇEK N.

Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol.7, no.2, pp.942-951, 2020 (Peer-Reviewed Journal) identifier

Abstract

The microbial fuel cell is bio-electrochemical devices electrical energy generates through organic materials catalyzed by microorganisms. One of the materials with high organic material content is sediment. In the microbial fuel cells, sediment-based microbial fuel cells were manufactured using sediment as an organic material source. New electrodes are being explored to increase the low power density, one of the problems of sediment-based microbial fuel cells. In this study, the sediment material with the same properties taken from the same medium was placed in two separate plastic boxes with the same properties in equal amounts. In one of the boxes, graphite anode and graphite cathode electrodes were placed and called G-G MYH. Graphite anode and copper cathode electrodes were placed in the other box and were called G-Cu MYH. The aim here is to detect the differences of graphite and copper cathode electrodes and increase the power density of sediment-based microbial fuel cells. According to the results of the experiments, the highest power densities provided by G-Cu MYH and G-G MYH were measured as 455.5 mW/m2 and 143 mW/m2, respectively. It was understood that the use of copper cathode material instead of graphite cathode material for sediment based microbial fuel cells is a more correct strategy.
Mikrobiyal yakıt hücresi, elektrik enerjisinin mikroorganizmalar tarafından katalize edilen organik maddeler yoluyla üretildiği biyo-elektrokimyasal cihazlardır. Organik madde içeriği yüksek olan malzemelerden biri sedimenttir. Mikrobiyal yakıt hücrelerinde, organik malzeme kaynağı olarak sediment kullanılarak sediment esaslı mikrobiyal yakıt hücreleri imal edildi. Sediment esaslı mikrobiyal yakıt hücrelerinin sorunlarından biri olan düşük güç yoğunluğunu artırmak için yeni elektrotlar araştırılmaktadır. Bu çalışmada, aynı ortamdan alınan aynı özelliklere sahip sediment malzeme, eşit miktarlarda, aynı özelliklere sahip iki ayrı plastik kutuya yerleştirildi. Kutuların birine grafit anot ve grafit katot elektrotlar yerleştirildi ve G-G MYH olarak adlandırıldı. Diğer kutuya grafit anot ve bakır katot elektrotlar yerleştirildi ve G-Cu MYH olarak adlandırıldı. Burada amaç, grafit ile bakır katot elektrotların farklarını tespit etmek ve sediment esaslı mikrobiyal yakıt hücrelerinin güç yoğunluğunu arttırmaktır. Deneylerin sonucuna göre, G-Cu MYH ve G-G MYH’nin sağladıkları en yüksek güç yoğunlukları sırasıyla, 455.5 mW/m2 ve 143 mW/m2 olarak ölçüldü. Sediment esaslı mikrobiyal yakıt hücreleri için grafit katotmalzemesi yerine bakır katot malzemesinin kullanımının daha doğru bir strateji olduğu anlaşılmıştır.