دانلود مقالات ISI درباره سلول های سوختی میکروبی + ترجمه فارسی

سلول های سوختی میکروبی(به انگلیسی: Microbial fuel cell) یک سیستم بیوالکتروشیمیایی است که با تقلید از فعالیت باکتری‌ها که در طبیعت انجام می‌شود، تولید جریان الکتریکی می‌کنند. پیل سوختی میکروبی یک راکتور زیستی است، که از طریق واکنش کاتالیستی و استفاده از میکروارگانیسم ها بعنوان کاتالیزور حیاتی، انرژی شیمیایی پیوند ترکیبات را مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. بحران انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای، باعث ایجاد انگیزه برای استفاده از منابع تجدید پذیر شده است. در جوامع تحقیقاتی پیل سوختی میکروبی به عنوان راهکاری برای تولید انرژی، بدون انتشار کربن به محیط زیست مطرح می باشد. پیل سوختی وسیله‌ای است که انرژی شیمیایی سوخت را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. برخلاف باتری‌ها که به علت محدود بودن مقدار ماده‌ی واکنش دهنده در مخزن باتری، پس از مدتی نمی‌توانند انرژی لازم را تأمین کنند، در پیل سوختی مواد واکنش دهنده به صورت پیوسته وارد پیل شده و فرآورده‌ها به صورت پیوسته خارج می‌شوند، بنابراین پیل سوختی می‌تواند به صورت پیوسته کار کند. همچنین به دلیل اینکه تبدیل انرژی به طور مستقیم روی می‌دهد از بازدهی بالایی برخوردار است. در پیل سوختی گاز هیدروژن به عنوان سوخت مصرف شده و از واکنش آن با اکسیژن، علاوه بر انرژی الکتریکی، آب و حرارت نیز تولید می‌گردد. به عبارت دیگر در این تبدیل، عکس واکنش الکترولیز آب رخ می‌دهد. کمبود منابع سوخت فسیلی و اثرات پدیده گرم شدن جهانی باعث توجه به توده زیستی به عنوان یک منبع پایدار تولید انرژی شده است. ملاحظات زیست محیطی و اقتصادی استفاده وسیعتر و بهینهتر از توده زیستی برای تولید انرژی زیستی را پیشنهاد میکند. یکی از جذابترین فناوریها برای تولید زیستی انرژی، پیل سوختی میکروبیMFC)میباشد MFC ابزاری است که از توانایی فعالیت کاتابولیکی میکروارگانیسمها برای تولید الکتریسیته از مواد آلی استفاده میکند. پیل سوختی میکروبی برای حداقل چهار کاربرد مورد استفاده قرار میگیرد. این کاربردها شامل تولید الکتریسیته، تولیدهیدروژن، تصفیه پساب و بیوسنسور BOD5 می باشد. پیلهای سوختی میکروبی قادر هستند از خاصیت کاتابولیکی میکروبها برای تولید الکتریسیته از مواد متنوعی مانند ضایعات پیچیده آلی و توده زیستی تجدید پذیر استفاده کنند. عملکرد پیل های سوختی میکروبی بدون غشاء و بدون واسطه،تاثیرش برای تصفیه ی فاضلاب ها با برداشت حدود 90 درصدBOD و CODثابت شده است. الکتریسیته می تواند ازMFCبدون غشاء در طول تصفیه ی فاضلاب ها بازیافت شود. افزایش در تولید جریان و ولتاژ با کاهش در فاصله ی بین الکترود ها،کاهش محدودیت نفوذ ماده مشاهده شده است. تحت شرایط معمولی رشد هوازی، میکروبهای کموتروف ترکیبات شیمیایی را اکسید کرده و الکترون آن را به مولکولهای واسط حامل الکترون انتقال میدهند، سپس مولکولهای واسط، الکترون را به سیستم انتقال الکترون رسانده و در نهایت الکترون به دریافت کننده نهایی الکترون یعنی اکسیژن میرسد. پیل‌های سوختی را بر اساس نوع الکترولیتی که در آن به کار می‌رود، به پنج دسته طبقه‌بندی می‌کنند: 1. پیل‌های سوختی قلیایی (AFC) 2. پیل‌های سوختی کربنات مذاب (MCFC) 3. پیل‌های سوختی اسید فسفریک (PAFC) 4. پیل‌های سوختی اکسید جامد (SOFC) 5. پیل¬های سوختی غشاء مبادله کننده پروتون (PEMFC) 6. پیل سوختی متانولی (DMFC) یک سیستم پیل سوختی را می توان به طور کلی به سه بخش زیر تقسیم کرد: 1- بخش سوخت رسانی شامل: مبدل سوخت و سیستم ذخیره هیدروژن 2- بخش تولید انرژی شامل: سری پیل سوختی و سیستم کنترل رطوبت، فشار، دما و دبی گازها 3- بخش تبدیل انرژی: که مربوط به فصل مشترک بین پیل سوختی و مصرف کننده برق جهت تبدیل جریان و ولتاژ برق به ولتاژ و جریان مناسب است. مزایای پیل‌های سوختی عبارتند از: • داشتن بازدهی بالا نسبت به وسایلی که از سوخت‌های شیمیایی معمول نظیر نفت و بنزین استفاده می‌کنند. • به دلیل وابسته نبودن به سوخت‌های فسیلی متداول نظیر بنزین و نفت، وابستگی و ناپایداری اقتصای را کاهش می‌دهند. • نصب پیل‌های سوختی نیروگاهی کوچک موجب کاهش شبکه توزیع و کاهش اتلاف انرژی می‌شود. • سازگاری با محیط زیست؛ چون تنها محصول جانبی ایجاد شده در پیل‌های سوختی آب است. • عدم آلودگی صوتی؛ از آنجایی‌که در پیل‌های سوختی اجزای متحرک وجود ندارد، این وسیله بسیار بی‌صدا و آرام است. • هزینه نصب کم و راه‌اندازی آسان • قابل تنظیم بودن زمان عملکرد با توجه به میزان سوخت • امکان استفاده از سوخت‌های گوناگون • به علت عدم وجود اجزای متحرک نگهداری از آنها بسیار ساده است. • برخی از این مولدها قابلیت تولید همزمان برق و حرارت را دارند.