• 한국물환경학회지
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• 제25권1호
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• pp.159-166
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• 2009

This study has been attempted to generate electricity, while simultaneously treating artificial organic wastewater using both batch and continuous microbial fuel cells (MFCs). In the batch MFC, current-voltage curve showed an onset potential of -0.69 V vs. Ag/AgCl. The potential range between this potential and 0 potential displayed an available voltage for an automatic production of electric energy and glucose, which was oxidized and treated at the same time. The 486 mg/L glucose solution showed the maximum power of $30mW/m^2$ and the maximum current density of $75mA/m^2$ shown in the power curve. As a result, discharging of the cell containing COD 423 mg/L at the constant current density of $60mA/m^2$ showed a continuous electricity generation for about 22 hours that dropped rapidly due to dissipating of organic material. Total electric energy production was 18.0 Wh. While discharging, the pH change was low and dropped from pH 6.53 to 6.20 then increased to 6.47, then stabilized at this charge. The COD treatment efficiency was found to be 72%. In the continuous MFC, COD removal tends to increase as the hydraulic retention time is increased. At one day of hydraulic retention time as the maximum value reaches the COD removal efficiency, power production rate and power production rate per COD removal that were obtained were 68.8%, $14mW/m^2$, and $20.8mW/m^2/g$ CODrm, respectively. In the continuous MFC, the power production rate per COD removal increases as the hydraulic retention time is increased and decreases as the organic loading rate is increased. At the values lower than an organic loading rate of $1kgCOD/m^3/d$, the values higher than about $18.1mW/m^2/g$ CODrm could be obtained.

• 대한환경공학회지
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• 제36권1호
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• pp.1-6
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• 2014

팽창흑연과 탄소나노튜브를 이용한 복합 산화전극을 나피온용액에 다양한 비율로 에폭시를 혼합한 결합제를 이용하여 제작하였으며, 산화전극 결합제에 함유된 에폭시량이 미생물연료전지의 성능에 미치는 영향을 회분식 실험을 통하여 조사하였다. 산화전극 결합제에 에폭시의 함량이 증가함에 따라 산화전극 구성 물질들의 물리적 부착력은 점차 증가하였으나, 활성화저항과 오옴저항의 증가로 인한 내부저항이 증가하였다. 산화전극 결합제로 에폭시를 혼합하지 않고 나피온용액 만을 사용한 대조구의 경우 $1,892mW/m^2$에 달하였으나 산화전극 결합제에 에폭시 함량이 증가함에 따라 미생물연료전지의 최대전력밀도는 점차 감소하였다. 산화전극 결합제에 에폭시함량이 50%일 때 최대전력밀도는 $1,425mW/m^2$로서 대조구의 75.3%까지 감소하였으나, 고가의 나피온용액 사용량을 감소시키고 산화전극 결합제의 물리적 부착력을 높일 수 있다는 측면에서 고려할 때 나피온용액과 에폭시를 같은 비율로 혼합한 물질은 산화전극결합제로서의 좋은 대안이 될 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권2호
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• pp.179-185
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• 2007

미생물연료전지는 유기성 폐기물을 처리하면서 동시에 전기에너지를 얻을 수 있다는 측면에서 커다란 장점을 가지고 있다. 대부분의 유기성폐기물들이 발효과정을 거치면서 고농도의 VFAs가 생성되므로 미생물연료전지가 이들 VFAs로부터 전기를 얻을 수 있는지 알아보는 것은 아주 중요하다. 따라서 본 연구에서는 acetate, propionate, butyrate 및 실제 폐수인 식품가공폐수로부터 미생물 연료전지를 이용하여 전기발생 여부를 알아보았으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 미생물연료전지를 이용하여 VFAs(acetate, propionate, butyrate)와 식품가공폐수로부터 전기를 얻을 수 있었고 투여한 acetate 농도에 비례하여 cathode로 전달되는 전자(Coulomb)는 비례하였다. 낮은 농도의 acetate에서 발생파워와 acetate 농도 사이에는 비례관계를 보였다. 이는 미생물연료전지가 낮은 농도의 유기물을 측정하는 센서로서의 가능성을 보여준다. acetate에 순화된 산화전극에 butyrate를 넣었을 때 순화의 시간이 필요하였으며 일정 순화시간 후 voltage가 증가하였다. 그러나 propionate를 넣었을 때는 순화시간 없이 급격하게 voltage가 상승하였다. 따라서 미생물연료전지의 생성파워가 향상된다면 유기성 폐기물을 처리하면서 실생활에 이용할 수 있는 전기로 변환하는 장치로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제19권1호
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• pp.109-114
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• 2011

본 연구에서는 수평 흐름형 미생물 연료전지를 이용하여 수리학적 체류시간에 따른 전력수율을 평가하였다. 수리학적 체류시간 15분, 30분, 60분 및 180분의 경우 전력수율은 각각 $24.7mW/m^2$, $27.3mW/m^2$, $22.8mW/m^2$ 및 $17.2mW/m^2$으로 나타났다. 수리학적 체류시간을 30분으로 유지하는 경우 전력수율이 가장 높게 나타났으며 수리학적 체류시간 180분과 비교시 전력수율이 최대 59% 증가하였다. COD 제거율은 수리학적 체류시간 증가에 따라 높아지는 경향을 보였으나 쿨롱효율은 일정한 값을 유지하였다. 이와 같은 결과를 통해 수리학적 체류시간을 30분으로 유지하는 경우 수평 흐름형 미생물 연료전지성능을 최대로 발휘할 수 있다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권10호
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• pp.3349-3354
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• 2012

Understanding exoelectrogenic reactions of the bioanode is limited due to its complexity and the absence of analytics. Impedance and thermodynamics of bioanode, abiotic anode, and riboflavin-amended anode were evaluated. Activation overpotential of the bioanode was negligible compared with that of the abiotic anode. Impedance spectroscopy shows that the bioanode had much lower charge transfer resistance and higher capacitance than the abiotic anode in low frequency reaction. In high frequency reaction, the impedance parameters, however, were relatively similar between the bioanode and the abiotic anode. At open-circuit impedance spectroscopy, a high frequency arc was not detected in the abiotic anode in Nyquist plot. Addition of riboflavin induced a phase angle shift and created curvature in high-frequency arc of the abiotic anode, and it also drastically changed impedance spectra of the bioanode.

• 대한환경공학회지
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• 제31권9호
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• pp.719-732
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• 2009

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 1998년도 제1회 총회 및 추계학술발표회
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• pp.97-97
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• 1998

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 2004년도 Annual Meeting BioExibition International Symposium
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• pp.75-79
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• 2004

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 2001년도 Proceedings of 2001 KSAM Annual Meeting
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• pp.25-27
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• 2001

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권4호
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• pp.621-629
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• 2019

In this study we attempted to screen bacteria and fungi that generate electricity while treating wastewater using optimized double-chamber microbial fuel cell (MFC) system parameters. Optimization was carried out for five best exoelectrogenic isolates (two bacteria and three fungi) at pH values of 6.0, 7.5, 8.5, and 9.5, and temperatures of 30, 35, 40, and 45℃; the generated power densities were measured using a digital multimeter (DT9205A). The isolates were identified using molecular characterization, followed by the phylogenetic analysis of isolates with known exoelectrogenic microorganisms. The bacterium, Proteus species, N6 (KX548358.1) and fungus, Candida parapsilosis, S10 (KX548360) produced the highest power densities of 1.59 and 1.55 W/m² (at a pH of 8.5 and temperatures of 35 and 40℃) within 24 h, respectively. Other fungi-Clavispora lusitaniae, S9 (KX548359.1) at 40℃, Clavispora lusitaniae, S14 (KX548361.1) at 35℃-and bacterium-Providencia species, N4 (KX548357.1) at 40℃-produced power densities of 1.51, 1.46, and 1.44 W/m², respectively within 24 h. The MFCs achieved higher power densities at a pH of 8.5, temperature of 40℃ within 24 h. The bacterial isolates have a close evolutionary relationship with other known exoelectrogenic microorganisms. These findings helped us determine the optimal pH, temperature, evolutionary relationship, and exoelectrogenic fungal species other than bacteria that enhance MFC performance.