МІКРОБНІ ПАЛИВНІ ЕЛЕМЕНТИ: КЛАСИФІКАЦІЯ, ТИПОВІ КОНСТРУКЦІЇ ТА МАТЕРІАЛИ, ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ
Ключові слова:
біоелектрохімічна система, мікробний паливний елемент, періодичний спосіб культивування, катод, анод, біоплівкаАнотація
Розглянуто основні конструкції мікробних паливних елементів, які використовують у лабораторних дослідженнях. Наведено їхні основні переваги та недоліки, а також принцип вибору конструкції біоелектрохімічної системи в залежності від призначення, мети та масштабів дослідження. Також проаналізовано способи культивування мікроорганізмів-екзоелектрогенів.
Посилання
1. Girguis P. R. Fundamentals of benthic microbial fuel cells: theory, development and application / P. R. Girguis, M. E. Nielsen, C. E. Reimers // Bioelectrochemical Systems: From Extracellular Electron Transfer to Biotechnological Application ; Edited by K. Rabaey, L. T. Angenent, U. Schröder, J. Keller. — IWA Publishing. — 2010. — P. 327—346.
2. Yohann R. J. Т. A single sediment Microbial Fuel Cell powering a wireless telecommunication system / R. J. T. Yohann, M. Picot, A. Carer [et al.] // Journal of Power Sources, Elsevier. — 2013. — Vol. 241. — Р. 703—708.
3. Lovley D. R. Bug juice: harvesting electricity with microorganisms / D. R. Lovley // Nature Reviews Microbiology. — 2006. — Vol. 4. — Р. 497 —508. doi:10.1038/nrmicro1442.
4. Lovley D. R. Microbial fuel cells: novel microbial physiologies and engineering approaches / D. R. Lovley // Current Opinion in Biotechnology. — 2006. — Vol. 17. — Р. 327—332.
5. Saravanan R. Membraneless dairy wastewater-sediment interface for bioelectricity generation employing sediment microbial fuel cell (SMFC) / R. Saravanan, A. Arun, S. Venkatamohan [et al.] // African Journal of Microbiology Research. — 2010. — Vol. 4 (24). — Р. 2640—2646.
6. Oh S. T. Sustainable wastewater treatment: How might microbial fuel cells contribute / S. T. Oh, J. R. Kim, G. C. Premier [et al.] // Biotechnology Advances. — 2010. — Vol. 28. — Р. 871—881.
7. Rabaey K. Microbial fuel cells: novel biotechnology for energy generation / K. Rabaey, W. Verstraete // Trends in Bio-technology. — 2005. — Vol. 23, № 6. — P. 291—298.
8. Logan B. E. Simultaneous wastewater treatment and biological electricity generation / B. E. Logan // Water Science & Technology, Q IWA Publishing. — 2005. — Vol. 52, №. 1—2. — Р. 31—37.
9. Zielke E. A. Design of a single chamber microbial fuel cell / E. A. Zielke // Microbial Fuel Cell. — 2005. — 35 p.
10. Greenman J. Electricity from landfill leachate using microbial fuel cells: Comparison with a biological aerated filter / J. Greenman, A. Galvez, L. Giusti, I. Ieropoulos // Enzyme and Microbial Technology. — 2009. — № 44. — Р. 112—119.
11. Schwartz K. Microbial fuel cells: design elements and application of a novel renewable energy source / K. Schwartz // Basic Biotechnology eJournal. — 2007. — Vol. 2. — 8 р.
12. Lovley D. R. Electricity production with electricigens / D. R Lovley., K. P. Nevin // Bioenergy / [Edited by J. Wall et a1.]. – Washington, DC: ASM Press, — 2008. — Р. 295—306.
13. Du Z. A state of the art review on microbial fuel cells: A promising technology for wastewater treatment and bioenergy / Z. Du, H. Li, T. Gu // Biotechnology Advances. — 2007. — Vol. 25. — Р. 464—482.
14. Biffinger J. C. Engineering microbial fuels cells: recent patents and new directions / J. C. Biffinger, B. R. Ringeisen // Recent Patents on Biotecllnology. — 2008. — Vol. 2. — Р. 150—155.
15. Construction and operation of a novel mediator- and membrane-less microbial fuel cell / [J. K. Jang, T. H. Pham, I. S. Chang et al.] // Process Biochemistry. — 2004. — Vol. 39. — Р. 1007—1012.
16. Biohydrogen production from Carbon Monoxide and Water by Rhodopseudomonas palustris P4 / [Y. K. Oh et al.] // Bio-technology and Bioprocess Engineering. — 2005. — Vol. 10. — Р. 270—274.
17. Call D. Hydrogen production in a single chamber microbial electrolysis cell lacking a membrane / D. Call, B. E. Logan // Environ. Sci. Technol. — 2008. — Vol. 42. — Р. 3401—3406.
18. Exoelectrogens in microbial fuel cells toward bioelectricity generation: A review / R. Kumar, L. Singh, Z. Wahid, A. Din., M. Fadhil // International Journal of Energy Research. — 2015. — Vol. 39, № 8. — P. 1048—1067.
19. Lovley D. R. The microbe electric: conversion of organic matter to electricity / D. R. Lovley // Current Opinion in Bio-technology. — 2008. — Vol. 19. — Р. 564—571.
20. Semenec L. Delving through electrogenic biofilms: from anodes to cathodes to microbes AIMS / L. Semenec, A. E. Franks // Bioengineering. — 2015. — Vol. 2, № 3. — P. 222—248.
21. Characterization of a filamentous biofilm community established in a cellulose-fed microbial fuel cell / S. Ishii, T. Shimoyama, Y. Hotta, K. Watanabe // BMC Microbiology. — 2008. — Vol. 8, № 6. — P. 1—12.
22. Kalathil S. Granular activated carbon based microbial fuel cell for simultaneous decolorization of real dye wastewater and electricity generation / S. Kalathil, J. Lee, M. H. Cho // New Biotechnology. — 2011. — Vol. 29, № 1. — P. 32—37.
doi: 10.1016/j.nbt.2011.04.014.
23. Jin Y. Reaction mechanism on anode filled with activated carbon in microbial fuel cell / Y. Jin // Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. — 2014. — Vol. 6, № 5. — Р. 333—339.
24. Qian F. Solar-Driven Microbial Photoelectrochemical Cells with a Nanowire Photocathode / F. Qian, G. Wang, Y. Li // Nano Lett. — 2010. — № 10. — Р. 4686—4691.
25. Bio-hydrogen production in light-assisted microbial electrolysis cell (MEC) with a dye sensitized solar cell / F. A. Folusho, K. Y. Kim, K. J. Chae, M. J. Choi, I. S. Chang, I. S. Kim // Photochem. Photobiol. Sci. — 2010. — № 9. — Р. 349—356.
26. Букач О. В. Микробные топливные элементы: состояние исследований и практическое применение / О. В. Букач, Л. Л. Мякинькова // Инноватика и экспертиза. — 2014. — Вип 2 (13). — С. 51—59.
2. Yohann R. J. Т. A single sediment Microbial Fuel Cell powering a wireless telecommunication system / R. J. T. Yohann, M. Picot, A. Carer [et al.] // Journal of Power Sources, Elsevier. — 2013. — Vol. 241. — Р. 703—708.
3. Lovley D. R. Bug juice: harvesting electricity with microorganisms / D. R. Lovley // Nature Reviews Microbiology. — 2006. — Vol. 4. — Р. 497 —508. doi:10.1038/nrmicro1442.
4. Lovley D. R. Microbial fuel cells: novel microbial physiologies and engineering approaches / D. R. Lovley // Current Opinion in Biotechnology. — 2006. — Vol. 17. — Р. 327—332.
5. Saravanan R. Membraneless dairy wastewater-sediment interface for bioelectricity generation employing sediment microbial fuel cell (SMFC) / R. Saravanan, A. Arun, S. Venkatamohan [et al.] // African Journal of Microbiology Research. — 2010. — Vol. 4 (24). — Р. 2640—2646.
6. Oh S. T. Sustainable wastewater treatment: How might microbial fuel cells contribute / S. T. Oh, J. R. Kim, G. C. Premier [et al.] // Biotechnology Advances. — 2010. — Vol. 28. — Р. 871—881.
7. Rabaey K. Microbial fuel cells: novel biotechnology for energy generation / K. Rabaey, W. Verstraete // Trends in Bio-technology. — 2005. — Vol. 23, № 6. — P. 291—298.
8. Logan B. E. Simultaneous wastewater treatment and biological electricity generation / B. E. Logan // Water Science & Technology, Q IWA Publishing. — 2005. — Vol. 52, №. 1—2. — Р. 31—37.
9. Zielke E. A. Design of a single chamber microbial fuel cell / E. A. Zielke // Microbial Fuel Cell. — 2005. — 35 p.
10. Greenman J. Electricity from landfill leachate using microbial fuel cells: Comparison with a biological aerated filter / J. Greenman, A. Galvez, L. Giusti, I. Ieropoulos // Enzyme and Microbial Technology. — 2009. — № 44. — Р. 112—119.
11. Schwartz K. Microbial fuel cells: design elements and application of a novel renewable energy source / K. Schwartz // Basic Biotechnology eJournal. — 2007. — Vol. 2. — 8 р.
12. Lovley D. R. Electricity production with electricigens / D. R Lovley., K. P. Nevin // Bioenergy / [Edited by J. Wall et a1.]. – Washington, DC: ASM Press, — 2008. — Р. 295—306.
13. Du Z. A state of the art review on microbial fuel cells: A promising technology for wastewater treatment and bioenergy / Z. Du, H. Li, T. Gu // Biotechnology Advances. — 2007. — Vol. 25. — Р. 464—482.
14. Biffinger J. C. Engineering microbial fuels cells: recent patents and new directions / J. C. Biffinger, B. R. Ringeisen // Recent Patents on Biotecllnology. — 2008. — Vol. 2. — Р. 150—155.
15. Construction and operation of a novel mediator- and membrane-less microbial fuel cell / [J. K. Jang, T. H. Pham, I. S. Chang et al.] // Process Biochemistry. — 2004. — Vol. 39. — Р. 1007—1012.
16. Biohydrogen production from Carbon Monoxide and Water by Rhodopseudomonas palustris P4 / [Y. K. Oh et al.] // Bio-technology and Bioprocess Engineering. — 2005. — Vol. 10. — Р. 270—274.
17. Call D. Hydrogen production in a single chamber microbial electrolysis cell lacking a membrane / D. Call, B. E. Logan // Environ. Sci. Technol. — 2008. — Vol. 42. — Р. 3401—3406.
18. Exoelectrogens in microbial fuel cells toward bioelectricity generation: A review / R. Kumar, L. Singh, Z. Wahid, A. Din., M. Fadhil // International Journal of Energy Research. — 2015. — Vol. 39, № 8. — P. 1048—1067.
19. Lovley D. R. The microbe electric: conversion of organic matter to electricity / D. R. Lovley // Current Opinion in Bio-technology. — 2008. — Vol. 19. — Р. 564—571.
20. Semenec L. Delving through electrogenic biofilms: from anodes to cathodes to microbes AIMS / L. Semenec, A. E. Franks // Bioengineering. — 2015. — Vol. 2, № 3. — P. 222—248.
21. Characterization of a filamentous biofilm community established in a cellulose-fed microbial fuel cell / S. Ishii, T. Shimoyama, Y. Hotta, K. Watanabe // BMC Microbiology. — 2008. — Vol. 8, № 6. — P. 1—12.
22. Kalathil S. Granular activated carbon based microbial fuel cell for simultaneous decolorization of real dye wastewater and electricity generation / S. Kalathil, J. Lee, M. H. Cho // New Biotechnology. — 2011. — Vol. 29, № 1. — P. 32—37.
doi: 10.1016/j.nbt.2011.04.014.
23. Jin Y. Reaction mechanism on anode filled with activated carbon in microbial fuel cell / Y. Jin // Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. — 2014. — Vol. 6, № 5. — Р. 333—339.
24. Qian F. Solar-Driven Microbial Photoelectrochemical Cells with a Nanowire Photocathode / F. Qian, G. Wang, Y. Li // Nano Lett. — 2010. — № 10. — Р. 4686—4691.
25. Bio-hydrogen production in light-assisted microbial electrolysis cell (MEC) with a dye sensitized solar cell / F. A. Folusho, K. Y. Kim, K. J. Chae, M. J. Choi, I. S. Chang, I. S. Kim // Photochem. Photobiol. Sci. — 2010. — № 9. — Р. 349—356.
26. Букач О. В. Микробные топливные элементы: состояние исследований и практическое применение / О. В. Букач, Л. Л. Мякинькова // Инноватика и экспертиза. — 2014. — Вип 2 (13). — С. 51—59.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 414
Переглядів анотації: 214
Опубліковано
2016-09-05
Як цитувати
[1]
Є. В. Кузьмінський і Л. С. Зубченко, «МІКРОБНІ ПАЛИВНІ ЕЛЕМЕНТИ: КЛАСИФІКАЦІЯ, ТИПОВІ КОНСТРУКЦІЇ ТА МАТЕРІАЛИ, ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ», Вісник ВПІ, вип. 4, с. 20–27, Верес. 2016.
Номер
Розділ
Екологія, екологічна кібернетика та хімічні технології
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
