Abstract
One-chambered sediment cells with a variety of anodic electrodes were tested for generation of electricity. Material used for anodes was iron, brass, zinc/iron, copper and graphite felt which was used for a common cathode. The estuarine sediment served as supplier of oxidants or electron-producing microbial habitat which evoked electrons via fast metal corrosion reactions or a complicated microbial electron transfer mechanism, respectively. Maximum power density and current density were found to be $6.90\;W/m^2$ (iron/zinc) and $7.76\;A/m^2$ (iron), respectively. Interestingly, copper wrapped with carbon cloth produced better electric performance than copper only, by 60%, possibly because the cloth not only prevented rapid corrosion on the copper surface by some degrees, but also helped growing some electron-emitting microbes on its surface. At anodes oxidation reduction potential(ORP) was kept to be stationary over time except at the very initial period. The pH reduction in the copper and copper/carbon electrodes could be a sign of organic acid production due to a chemical change in the sediment. The simple estimation of interfacial, electrical resistances of electrodes and electrolyte in the sediment cell that a key to the electricity generation should be in how to control corrosion rate or microbial electron transfer activity.
철, 황동, 아연, 구리 등 금속과 탄소섬유를 양전극으로 한 해양 퇴적물 전지를 구성하여 전기적 특성을 알아보았다. 금속 전극으로는 철, 황동, 아연, 구리판과 탄소전극으로는 graphite felt가 사용되고 환원부 전극은 graphite felt로 하였다. 해안 퇴적토에 서식하는 미생물군에 의해, 또는 빠른 금속 부식반응에 기초한 산화작용에 의해 전자가 방출되고 아연/철 전극에서 최대전류가 $7.7\;A/m^2$, 철 전극에서 최대 $6.9\;W/m^2$의 전력밀도가 형성되었다. 탄소 천을 감싼 복합금속전극 시험결과 금속전극만 사용한 경우보다 전기특성이 60%정도 향상되었고 이는 미생물 증식과 부식에 의한 산화피막 형성이 지연된 결과로 여겨진다. 산화전극부의 ORP는 실험시간 내내 일정하였으며 구리전극 사용시 유기산 형성으로 추정되는 약한 pH 강하가 일어났다. 전극부와 전해질 부분의 전기저항을 계산한 결과 전기 생산의 주 영향인자는 부식반응 조절과 미생물의 전자 이전활성에 있음을 알 수 있었다.
