• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권1호
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• pp.192-196
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• 2005

Abstract Oligotrophic microbial fuel cells (MFCs) were tested for the continuous monitoring of low biochemical oxygen demand (BOD) by using artificial wastewater, containing glucose and glutamate, as check solution. Ten times diluted trace mineral solution was used to minimize the background current level, which is generated from the oxidation of nitrilotriacetate used as a chelating agent. The feeding rate of 0.53 ml/min could increase the sensitivity from 0.16 to 0.43 ${\mu}$A/(mg BOD/l) at 0.15 ml/min. The dynamic linear range of the calibration curve was between 2.0 and 10.0 mg BOD/l, and the response time to the change of 2 mg BOD/l was about 60 min. The current signal from an oligotroph-type MFCs increased with the increase in salts concentration, and the salt effect could be eliminated by 50 mM phosphate buffer.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제27권2호
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• pp.281-285
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• 2006

Microbial fuel cells (MFC) stacked with bipolar plates have been constructed and their performance was tested. In this design, single fuel cell unit was connected in series by bipolar plates where an anode and a cathode were made in one graphite block. Two types of bipolar plate stacked MFCs were constructed. Both utilized the same glucose oxidation reaction catalyzed by Gram negative bacteria, Proteus vulgaris as a biocatalyst in an anodic compartment, but two different cathodic reactions were employed: One with ferricyanide reduction and the other with oxygen reduction reactions. In both cases, the total voltage was the mathematical sum of individual fuel cells and no degradation in performance was found. Electricity from these MFCs was stored in a supercapacitor to drive external loads such as a motor and electric bulb.

• Environmental Engineering Research
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• 제24권3호
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• pp.443-448
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• 2019

The present study was conducted to compare the voltage generation in two-chamber microbial fuel cells (MFCs) with a biocathode where nitrate and oxygen are used as a terminal electron acceptors (TEA) and to investigate the nitrogen removal and the electrochemical characteristics depending on the separators of the MFCs for denitrification. The maximum power density in a biocathode MFC using an anion exchange membrane (AEM) was approximately 40% lower with the use of nitrate as a TEA than when using oxygen. The MFC for denitrification using an AEM allows acetate ($CH_3COO^-$) as a substrate and nitrate ($NO_3{^-}$) as a TEA to be transported to the opposite sides of the chamber through the AEM. Therefore, heterotrophic denitrification and electrochemical denitrification occurred simultaneously at the anode and the cathode, resulting in a higher COD and nitrate removal rate and a lower maximum power density. The MFC for the denitrification using a cation exchange membrane (CEM) does not allow the transport of acetate and nitrate. Therefore, as oxidation of organics and electrochemical denitrification occurred at the anode and at the cathode, respectively, the MFC using a CEM showed a higher coulomb efficiency, a lower COD and nitrate removal rate in comparison with the MFC using an AEM.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권4호
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• pp.303-310
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• 2023

Microbial fuel cells (MFCs) are a bioelectrochemical system where electrochemically active bacteria convert organic waste into electricity. Poly(vinyl alcohol) (PVA) and chitosan (CS) are polymers that have been studied as potential alternative ion exchange membranes to Nafion for many electrochemical systems. This study examined the optimal mixing ratio of PVA and chitosan CS in a PVA:CS composite membrane for MFC applications. PVA:CS composite membranes with 1:1, 2:1, and 3:1 ratios were synthesized and tested. The water uptake and ion exchange capacity, Fourier transform infrared spectra, and scanning electron microscopy images were analyzed to determine the physicochemical properties of PVA:CS membranes. The prepared membranes were applied to the ion exchange membrane of the MFC system, and their effects on the electrochemical performance were evaluated. These results showed that the composite membrane with a 3:1 (PVA:CS) ratio showed comparable performance to the commercialized Nafion membrane and produced more electricity than the other synthesized membranes. The PVA:CS membrane implemented MFCs produced a maximum power density of 0.026 mW cm^-2 from organic waste with stable performance. Therefore, it can be applied to a cost-effective MFC system.

• ETRI Journal
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• 제46권2호
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• pp.323-332
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• 2024

Receiver and transmitter monolithic microwave integrated circuit (MMIC) multifunction chips (MFCs) for active phased-array antennas for Ka-band satellite communication (SATCOM) terminals have been designed and fabricated using a 0.15-㎛ GaAs pseudomorphic high-electron mobility transistor (pHEMT) process. The MFCs consist of four-channel radio frequency (RF) paths and a 4:1 combiner. Each channel provides several functions such as signal amplification, 6-bit phase shifting, and 5-bit attenuation with a 44-bit serial-to-parallel converter (SPC). RF pads are implemented on the bottom side of the chip to remove the parasitic inductance induced by wire bonding. The area of the fabricated chips is 5.2 mm × 4.2 mm. The receiver chip exhibits a gain of 18 dB and a noise figure of 2.0 dB over a frequency range from 17 GHz to 21 GHz with a low direct current (DC) power of 0.36 W. The transmitter chip provides a gain of 20 dB and a 1-dB gain compression point (P1dB) of 18.4 dBm over a frequency range from 28 GHz to 31 GHz with a low DC power of 0.85 W. The P1dB can be increased to 20.6 dBm at a higher bias of +4.5 V.

• 대한환경공학회지
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• 제38권12호
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• pp.635-640
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• 2016

미생물연료전지(MFC)는 하 폐수내의 유기물로부터 전기를 생산할 수 있는 획기적인 기술이지만, 실용화를 위해서는 하 폐수 내의 질소를 제거할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 두 개의 대면적 SEA (separator electrode assembly)로 구성된 평판형 외기환원전극 미생물연료전지(FA-MFC)를 이용하여 질산화 전배양의 유무와 식종원에 따른 총질소제거율을 평가하였다. 질산화 전배양 단계에서 FA-MFC의 질산화율은 식종원과는 무관하게 99% 이상을 나타냈다. 질산화 및 탈질 단계에서 300 mg-COD/L 이하의 낮은 유기물 농도에서는 전배양을 하지 않은 조건의 총질소제거율이 가장 높았다. 유기물 농도가 증가할수록 더 높은 총질소제거율을 나타냈으며, 유기물제거율은 모든 조건에서 95% 이상을 나타냈지만, 종속영양탈질에만 이용되지는 않은 것으로 판단된다. FA-MFC의 전기 발생량은 매우 낮았지만, 유기물과 질소를 동시에 제거할 수 있다는 장점이 있기 때문에 획기적인 하 폐수처리공법으로 발전시킬 수 있으리라 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권9호
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• pp.499-504
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• 2015

팽창흑연과 탄소나노튜브를 이용한 산화전극을 CTP에 Ni을 혼합한 결합제로 제작하였으며, 산화전극에 CTP와 Ni을 혼합한 결합제와 Nafion 결합제를 대조구로 미생물연료전지의 성능에 미치는 영향을 회분식 실험을 통하여 조사하였다. 산화전극 제작에 사용된 CTP 양이 적을수록, Ni 함량이 증가할수록 산화전극 표면에 부착성장한 미생물량이 증가하였으며, 내부저항이 감소하였다. CTP 4 g과 Ni 0.2 g을 혼합한 결합제로 제작한 산화전극의 경우 최대전력밀도는 $731.8mW/m^2$, 내부저항은 $146.19{\Omega}$이다. 대조구인 Nafion결합제로 제작한 산화전극와 비교하여 최대전력밀도는 23.68% 컸으며, 내부저항은 33.82% 낮았다. 따라서, CTP와 Ni을 혼합한 물질은 저렴하고 효율이 높은 미생물연료전지의 산화전극결합제로서 좋은 대안이 될 수 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.648-654
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• 2004

반도체 제조 장비에서 가스의 질량 흐름 제어기(Mass Flow Controller: MFC)가 차지하는 비중은 매우 크다. 가스의 흐름 제어가 곧 반도체 소자의 품질 및 수율을 결정하는 중요한 요소이기 때문이다. 따라서 MFC의 고속, 고정밀 제어를 구현하기 위한 요구가 높아지고 있다. MFC의 제어 알고리즘에 관한 연구 선례는 찾아보기가 매우 힘들다. 그러나 일반적으로 PID 제어 알고리즘을 사용되는 것으로 알려지고 있다. MFC 제어의 어려움은 열에 의해 흐름을 감지하는 시스템일 경우 느린 응답 특성과 비선형성을 포함한다는 데 있다. 본 논문에서는 기존의 PID 알고리즘 보다 더 우수한 성능을 보이는 MFC 제어 알고리즘을 제시하고 실험을 통해 그 우수성을 보인다. 비선형성과 느린 응답 특성을 보상하기 위하여 퍼지제어 알고리즘을 적용하였으며 그 성능을 현재 상용화된 제품과 비교하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 PC와 PC에 장착된 데이터 획득 보드를 통하여 제어루프를 형성하였고, PC상에서 LabWindows/CVI 프로그램으로 제어알고리즘을 구현하였다. 또한, 느린 응답 특성이 존재하는 센서출력으로부터 실제의 흐름을 추정하는 하나의 방법도 제시하였다. 실험결과 본 논문에서 제안하는 알고리즘이 기존의 제품보다 더 빠르고, 더 정확한 제어성능을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.252.1-252.1
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• 2010

These studies convert to useful electricity from swine wastewater and to treat this wastewater. In order to operate the microbial fuel cell(MFC) for the swine wastewater, the anode volume of MFCs was scaled up with 5L in the vacant condition. Graphite felts and low-priced mesh stainless-less as electrode had mixed up and packed into the anode compartment. The meshed stainless-less electrode could also be acted the collector of electron produced by microorganisms in anode. For a cathode compartment, graphite felt loaded Pt/C catalyst was used. Graphite felt electrode embedded in the anode compartment was punched holds at regular intervals to prevent occurred the channeling phenomenon. The sources of seeding on microbial fuel cell was used a mixture of swine wastewater and anaerobic digestion sludge(1:1). It was enriched within 6 days. Swine wastewater was fed with 53.26 ml/min flow rate. The MFCs produced a current of about 17 mA stably used swine wastewater with $3,167{\pm}80mg/L$. The maximum power density and current density was 680 $mW/m^3$ and 3,770 $mA/m^3$, respectively. From these results it is showed that treatment of swine wastewater synchronizes with electricity generation using modified low priced microbial fuel cell.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권4호
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• pp.589-593
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• 2016

미생물연료전지(Microbial Fuel Cell; MFC)는 전기화학활성미생물로 불리는 미생물을 촉매로 이용하여, 유/무기물의 산화환원 반응을 통해서 전기에너지를 생산할 수 있는 장치이다. 단일 MFC에서 발생하는 낮은 전기생산량을 극복하기 위해, 다수의 형태의 MFC를 직렬 또는 병렬로 연결하는 방법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 6개의 단위 막전극접합체(Separator Electrode Assembly; SEA)로 구성된 침지평판형과 직립평판형 MFC 스택을 운전하였다. 단위 MFC와 MFC 스택의 전기발생량을 비교하였으며, 이를 통해서 MFC의 최적 스택기술을 확보하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 모든 SEA가 산화전극부를 공유하고 있는 침지평판형 MFC의 경우, 직렬과 병렬을 함께 사용할 경우, 단일 연결 방식을 사용하는 것보다 전압의 손실이 더 크게 나타났으며, 단일 연결방법 중 병렬연결 하는 것이 손실을 최소화 할 수 있는 것으로 나타났다. 직립평판형 MFC의 경우, 산화전극부를 공유하고 있는 SEA만 직렬 연결할 경우에는 전압의 손실이 크게 나타났으며, 산화전극부를 공유하고 있는 SEA간에 병렬 연결 후, 병렬 연결된 SEA를 직렬연결하는 방식이 전압의 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 나타났다.