폐수처리와 동시에 전기를 생산할 수 있는 새로운 대체 에너지 기술로 주목받고 있는 미생물 연료전지(microbial fuel cell, MFC)는 혐기성 조건의 산화전극(anode)에서 미생물에 의한 촉매작용을 통해 유기물질을 분해하면서 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 장치이다. 본 연구에서는 MFC의 성능을 파악하기 위하여 도시하수를 사용하여 폐수처리 효율과 전기생산 특성을 평가하였다. 도시하수에 탄소원으로서 acetate를 주입하였을 때 COD 제거율은 75.7%에서 88.2%로 증가하였으며 전압은 0.22 V에서 0.4 V까지 급격하게 상승하였다. 다양한 외부저항 하에서 전기생산에 미치는 산화전극과 환원전극(cathode) 사이의 전극 거리에 대한 영향 및 산화전극의 표면적에 대한 영향을 조사하였다. 최고 전력밀도는 $610mW/m^2$이었으며, 전극간 거리가 가깝고 산화전극의 표면적이 작을수록 전기발생에 효과적임을 알 수 있었다.
Abdallah, Yomna K.;Estevez, Alberto T.;Tantawy, Diaa El Deen M.;Ibraheem, Ahmad M.;Khalil, Neveen M.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제29권12호
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pp.1861-1872
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2019
In the present work, we isolated and identified Aspergillus sydowii NYKA 510 as the most potent laccase producer. Its medium constituents were optimized to produce the highest possible amount of laccase, which was after 7 days at 31℃ and pH 5.2. Banana peel and peptone excelled in inducing laccase production at concentrations of 15.1 and 2.60 g/l, respectively. Addition of copper sulfate elevated enzyme yield to 145%. The fungus was employed in a microbial fuel cell (MFC). The best performance was obtained at 2000 Ω achieving 0.76 V, 380 mAm-2, 160 mWm-2, and 0.4 W. A project to design a self-sufficient lighting unit was implemented by employing a system of 2 sets of 4 MFCs each, connected in series, for electricity generation. A scanning electron microscopy image of A. sydowii NYKA 510 was utilized in algorithmic form generation equations for the design. The mixed patterning and patterned customized mass approach were developed by the authors and chosen for application in the design.
Renewable energy hybrid systems look into the process of choosing the finest arrangement of components and their sizing with suitable operation approach to deliver effective, consistent and cost effective energy source. This paper presents hybrid renewable energy system (HRES) solar photovoltaic, downdraft biomass gasifier, and fuel cell based generation system. HRES electrical power to supply the electrical load demand of academic research building sited in $23^{\circ}12^{\prime}N$ latitude and $77^{\circ}24^{\prime}E$ longitude, India. Fuzzy logic programming discover the most effective capital and replacement value on components of HRES. The cause regarding fuzzy logic rule usage on HOMER pro (Hybrid optimization model for multiple energy resources) software program finds the optimum performance of HRES. HRES is designed as well as simulated to average energy demand 56.52 kWh/day with a peak energy demand 4.4 kW. The results shows the fuel cell and battery bank are the most significant modules of the HRES to meet load demand at late night and early morning hours. The total power generation of HRES is 23,794 kWh/year to the supply of the load demand is 20,631 kWh/year with 0% capacity shortage.
The characteristics of power generation were investigated by changing the electrical conductivity from 10 to 40mS/cm using air-cathode microbial fuel cell, which had graphite fiber fabric(GFF) anode. There were three kinds of cathode used: one was carbon cloth cathode coated with Pt, another was carbon nanotube(CNT) cathode with non-precious catalyst of Fe-Cu-Mn, and the other was carbon nanotube(CNT) cathode without any catalyst. When it was operated in batch mode, power density of 1369.5mW/$m^2$ was achieved at conductivity of 20mS/cm. Power density from MFC with CNT cathode coated with multi-catalyst of Fe-Cu-Mn was shown about 985.55mW/$m^2$, which was 75.1% compared the power density of carbon cloth coated with Pt. This meant that CNT cathode coated with multi-catalyst of Fe-Cu-Mn could be an alternative of carbon cloth cathode.
Korea Electric Power Corporation (KEPCO) started a fuel cell project to develop alternative sources of electric power because of the rapid increase in power demand and global environmental problems. For the development of a molten carbonate fuel cell (MCFC), KEPCO started the project in 1993 to develop a 2 kW MCFC system and finished it at the end of 1996. In this project, $ASPEN^+$ was utilized to design the 2 kW MCFC generation system. Based on this simulation, a power generation system was designed and installed for operation and a long term test of internally manifolded 2 kW class MCFC stack. This stack has 20 cells with an effective electrode area of $1000\;cm^2$. It was run at 0.84 V and $150\;mA/cm^2$ and was operated for more than 3,250 hours continuously. This paper describes the system configuration and its control and measurement units. An analysis of the stack performance, the effect of gas utilization ratio, and the stack performance requirements are also discussed.
본 논문은 5KW급의 SOFC와 저전압 배터리를 복합전원으로 하는 10KW급 독립형 연료전지발전시스템의 전력변환장치의 개발에 관한 것이다. 이를 위한 전격변환장치는 연료전지로부터의 저전압을 상승시키기 위한 고주파 DC-DC 컨버터 및 이를 안정된 교류전원으로 변환하기 위한 DC-AC 인버터 그리고 저전압 배터리를 충$.$방전하기 위한 양방향 DC-DC 컨버터로 구성된다. 미국 에너지부 및 IEEE가 주최한 "2003 International Future Energy Challenge Competition"에서 제시한 90%이상의 효율과 $40/KW 이하의 양산가등의 사양을 목표로 개발된 본 전력변환장치에 대한 토폴로지, 주요 부품의 설계 및 제어방식에 관하여 기술하고 실험결과를 제시한다.험결과를 제시한다.
Fuel cells are currently attracting tremendous interest because of their huge potential in stationary applications, in terms of substantiality of our energy use. They also offer environmental advantages, combining significantly higher efficiency with very much lower emission of SOx, NOx, and residual hydrocarbons, and significantly reduced $CO_{2}$ emissions compared to conventional power generation. The molten carbonate fuel cell (MCFC) was introduced from Fuel Cell Energy(FCE), which the one MCFC was operating by LNG and the other was operating by ADG. The ADG contains normally CH4, CO2 and various impurities such as sulfur compounds and siloxanes. Using the ADG as a fuel, MCFC have the potential to provide significant environmental and economic benefits. However, such impurities would be harmful to fuel cells. In this work, a purification process for the ADG was designed and installed in order to utilize the gas as a fuel for MCFC.
We now expect the various dispersed generation system installation to the power distribution system in a unexpected manner. If so, the power utility may experience the several unexpected problems such as voltage variation, harmonic distortion etc. In order to test the various phenomena related to the fault, we developed the fuel cell simulator and fault simulator. Several kinds of fault cases are tried. Test results and analysis are shown in this paper.
Aman, Nurul Ashikin Mohd Nazrul;Muchtar, Andanastuti;Rosli, Masli Irwan;Baharuddin, Nurul Akidah;Somalu, Mahendra Rao;Kalib, Noor Shieela
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제11권2호
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pp.132-139
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2020
Solid oxide fuel cells (SOFCs) are among one of the promising technologies for efficient and clean energy. SOFCs offer several advantages over other types of fuel cells under relatively high temperatures (600℃ to 800℃). However, the thermal behavior of SOFC stacks at high operating temperatures is a serious issue in SOFC development because it can be associated with detrimental thermal stresses on the life span of the stacks. The thermal behavior of SOFC stacks can be influenced by operating or material properties. Therefore, this work aims to investigate the effects of the thermal conductivity of each component (anode, cathode, and electrolyte) on the thermal behavior of samarium-doped ceria-based SOFCs at intermediate temperatures. Computational fluid dynamics is used to simulate SOFC operation at 600℃. The temperature distributions and gradients of a single cell at 0.7 V under different thermal conductivity values are analyzed and discussed to determine their relationship. Simulations reveal that the influence of thermal conductivity is more remarkable for the anode and electrolyte than for the cathode. Increasing the thermal conductivity of the anode by 50% results in a 23% drop in the maximum thermal gradients. The results for the electrolyte are subtle, with a ~67% reduction in thermal conductivity that only results in an 8% reduction in the maximum temperature gradient. The effect of thermal conductivity on temperature gradient is important because it can be used to predict thermal stress generation.
Interest in renewable energy is increasing for eco-friendly use of energy, and fuel cells are being used in various ways such as houses and buildings as power generation methods that have low emissions such as $NO_X$ and $CO_2$. As the supply of fuel cells expands, more and more boilers are installed in the existing buildings, but safety management is not being performed properly. Therefore, in this study, a prior study was conducted on the status of fuel cell-boiler complex installation and related criteria, and the risk factors were analyzed according to the installation environment and structure. Based on these standards, the safety performance of the fuel cell-boiler combined installation is assessed by conducting a demonstration using the starting product of the simulated operation to derive the installation criteria (proposal) for the fuel cell-boiler combined installation. The installation criteria (proposal) include the construction and connection method of the piping according to the fuel cell-boiler complex installation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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