ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

دراسة كفاءة توليد الطاقة ومعالجة المياه في خلايا الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب

A Study of the Efficiency of Power Generation and Water Treatment in the Sediment Microbial Fuel Cells (SMFC)

710   0   0   0.0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2020
  مجال البحث كيمياء
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

دُرست خلايا الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب من حيث توليد الطاقة الكهربائية ومعالجة المياه. وبهدف تصميم خلية الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب (Sediment Microbial Fuel Cell) (SMFC)، أُحضرت الرواسب من سرير نهر الصنوبر، حيث جرى توصيفها لبيان المحتوى العضوي وعناصر التغذية فيها. زودت الخلية بمنظومة تهوية سطحية، وبدأ العمل فيها. حيث تمت مراقبة مؤشرات التيار الكهربائي ومؤشرات تلوث المياه بمرور الزمن. لاحقاً تم تغيير نمط التهوية وأُجريت القياسات السابقة لتوليد الكهرباء، ومؤشرات تلوث المياه، وتمت مقارنتها مع المرحلة السابقة. أظهرت نتائج النمط الأول من التهوية أنّ القيمة العظمى لتيار الدارة القصيرة [Short Circuit Current (ISC)] بلغت (0.905) mA، بينما بلغت القيمة العظمى لجهد الدارة المفتوحة [[Open Circuit Voltage (VOC) (0.390) V. في حين لوحظ ارتفاع في قيم التيار والجهد الكهربائي في النمط الثاني من التهوية، حيث بلغت القيمة العظمى لتيار الدارة القصيرة (1.240) mA، والقيمة العظمى لجهد الدارة المفتوحة (0.430) V. عند وصل الدارة إلى مقاومة خارجية R= 100 Ω، بلغت شدة التيار الكهربائي IR= 0.805 mA، والجهد VR=0.084 V، وبلغت كثافة التيار الناتج (3.18) mA/m2، وكثافة الطاقة (0.269) mW/m2. بالنسبة لتحاليل المياه فقد لوحظ ارتفاع في قيم الـ pH التي بلغت (8.90)، كما ارتفعت كفاءة إزالة الـ COD والـفوسفات والنترات والأملاح المنحلة الكلية، حيث بلغت: 72.11%، 62.70%، 35.60%، 30.61%، على الترتيب.


ملخص البحث
تناولت الدراسة كفاءة خلايا الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب في توليد الطاقة الكهربائية ومعالجة المياه. تم تصميم خلية الوقود الميكروبية باستخدام رواسب من نهر الصنوبر، وتم تزويدها بمنظومة تهوية سطحية. أظهرت النتائج أن النمط الأول من التهوية حقق أعلى قيمة لتيار الدارة القصيرة (0.905 mA) وأعلى قيمة لجهد الدارة المفتوحة (0.390 V). بينما أظهر النمط الثاني من التهوية ارتفاعًا في قيم التيار والجهد، حيث بلغت أعلى قيمة لتيار الدارة القصيرة (1.240 mA) وأعلى قيمة لجهد الدارة المفتوحة (0.430 V). كما أظهرت النتائج كفاءة عالية في إزالة الملوثات من المياه مثل COD والفوسفات والنترات والأملاح المنحلة الكلية. تم الوصول إلى كثافة تيار ناتج (3.18 mA/m²) وكثافة طاقة (0.269 mW/m²) في النمط الثاني من التهوية. خلصت الدراسة إلى أن خلايا الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب يمكن أن تكون حلاً مستدامًا لتوليد الطاقة ومعالجة المياه، مع توصيات بتطوير النموذج الحالي واستخدام أنواع جديدة من الأقطاب الكهربائية.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر هذه الدراسة خطوة مهمة نحو تحقيق استخدام مستدام للطاقة ومعالجة المياه. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، كان من الأفضل تضمين تحليل اقتصادي شامل لتكلفة إنشاء وتشغيل خلايا الوقود الميكروبية مقارنةً بالطرق التقليدية. ثانيًا، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير العوامل البيئية المختلفة مثل درجة الحرارة والملوحة على كفاءة الخلايا. ثالثًا، كان من الممكن توسيع نطاق الدراسة ليشمل أنواع مختلفة من الرواسب والمياه لتعميم النتائج. وأخيرًا، يجب إجراء تجارب طويلة الأمد لتقييم استدامة وكفاءة النظام على المدى البعيد.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي أعلى قيمة لتيار الدارة القصيرة التي تم تحقيقها في الدراسة؟

    أعلى قيمة لتيار الدارة القصيرة التي تم تحقيقها هي 1.240 mA في النمط الثاني من التهوية.

  2. ما هي كفاءة إزالة COD في النمط الثاني من التهوية؟

    كفاءة إزالة COD في النمط الثاني من التهوية بلغت 72.11%.

  3. ما هي التوصيات التي قدمتها الدراسة لتطوير خلايا الوقود الميكروبية؟

    التوصيات تشمل دراسة إمكانية تطوير النموذج الحالي باستخدام أنواع جديدة من الأقطاب الكهربائية، ودراسة تأثير العوامل المختلفة مثل المسافة بين الأقطاب والأس الهيدروجيني والمقاومة الخارجية على كفاءة توليد الطاقة ومعالجة المياه.

  4. ما هو الفرق الرئيسي بين خلايا الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب وخلايا الوقود الميكروبية التقليدية؟

    الفرق الرئيسي هو أن خلايا الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب تستخدم حجرة واحدة تحتوي على المصعد المغمور داخل الرواسب، بينما خلايا الوقود الميكروبية التقليدية تتكون من حجرتين منفصلتين للمصعد والمهبط.


المراجع المستخدمة
RABAEY, K., VERSTRAETE, W. Microbial fuel cells novel biotechnology for energy generation.Trends Biotechnol. 23(6),2005,291
KIM, B.H., KIM, H.J., HYUN, M.S., PARK, D.H. Direct electrode reaction of Fe (III)-reducing bacterium, Shewanella putrefaciens.J. Microbiol. Biotechnol. 9(2), 1999, 127
قيم البحث

اقرأ أيضاً

يركز البحث على مسألتين أساسيتين و هما رفع كفاءة الطاقة الكهربائية في المنشآت الصناعية بهدف تخفيض كمية الطاقة اللازمة لوحدة المنتج دون التأثير في مستوى الإنتاج. و لتحقيق هذا الهدف يجب تشغيل نظام الإنارة ضمن شروط محددة، و إدخال تجهيزات عامل الاستطاع ة و تخفيض ضياعات الطاقة الكهربائية في محولات التغذية الكهربائية.
يهدف البحث إلى دراسة تأثير توزع الماء على أداء الخلية الاحتراق الهيدروجينية ذات الغشاء البروتوني (PEM (Proton Exchange membrane و علاقة سماكة الغشاء و تاثير تغير سماكته تبعاً لكمية الماء الموجودة ضمن الغشاء. كما يهدف البحث إلى تأثير تغير الرطوبة على فعالية الغشاء البروتوني من خلال معامل الانتشار و معامل التدفق الكهربائي التناضحي Electro osmose كما يتضمن البحث دراسة الرطوبة . على أداء الخلية عند درجة حرارة ثابتة و تأثيرها على مدخلات التفاعل.
يهدف هذا البحث إلى دراسة التركيب الكيميائي و الحمولة الميكروبية لبعض أنواع الفطائر باستخدام العديد من التحاليل الكيميائية و الميكروبية لعينات جمعت من مناطق مختلفة من الساحل السوري. أوضحت هذه الدراسة التباين الكبير في التركيب الكيميائي للعينات حسب نو ع الفطيرة و المكان الذي جمعت منه. كانت نسبة المادة الجافة لفطائر الفليفلة و السلق التي جمعت من بانياس 75.71% و 44.90% على التوالي و كانت نسبة المادة الجافة 73.88% و 76.18% و نسبة البروتين 17.76% و24.88% لفطائر الجبن التي جمعت من طرطوس و اللاذقية 1 على التوالي, كما بينت هذه الدراسة أن جميع الفطائر تحتوي نسبة عالية من الدهن و كانت أقل نسبة في فطائر السلق (17.64%) و أعلى نسبة في فطائر الجبنة (38.12%) و نسبة عالية من الصوديوم حيث كانت أعلاها في فطائر الجبنة (15.31 ملغ/100غ) و أقلها في فطائر الفليفلة (7.82 ملغ/100غ)، كذلك أظهرت الدراسة أن هذه الوجبات مطابقة للمعايير العالمية من حيث المحتوى من الكادميوم و الرصاص و فقيرة بالألياف باستثناء فطائر السلق التي كانت أكثرها توازناً من حيث المكونات مما يجعلها أفضل أنواع الفطائر من ناحية الألياف الغذائية. أخيراً, أوضحت النتائج أن الحمولة الميكروبية مرتفعة جداً حيث كان التعداد الكلي للجراثيم أعلى من 105 و التعداد الكلي للخمائر و الفطور أعلى من 102 و كانت جميع الفطائر مخالفة للمواصفة القياسية السورية، كما بينت النتائج غياب E. coli و St. aureus من جميع العينات.
المدخرات عبارة عن أجهزة تستخدم لتخزين الطاقة و بشكل خاص لإمداد الأجهزة الكهربائية الصغيرة و المحمولة مثل أجهزة الخليوي و الكومبيوتر المحمول و الأجهزة الترفيهية في المركبات التي تسير على الأرض أو في الهواء أو الماء، و تأتي أهمية المدخرات في نظم الطاقة الكهروشمسية بإمدادها الأحمال بالطاقة الكهربائية اللازمة في أثناء الليل و في فترات الإشعاع الشمسي القليل مما يؤمن استمرارية التغذية الكهربائية من جهة و رفع وثوقية النظام من جهة أخرى.
يتضمن موضوع البحث إنشاء نموذج رياضي لدراسة فاعلية تطوير التصميم الأساسي للمحطات البخارية ذات التكاثف إلى مراكز كهروحرارية مخصصة لإنتاج الطاقة الكهربائية و مياه التحلية . و للحفاظ على الفاعلية الحرارية و الحفاظ على أدنى مستوى من التلوث للوسط المحيط ، تم في الدراسة الحالية مقارنة مقدار التوفير في كمية الوقود المستهلكة نتيجة لعملية الإنتاج المشترك للطاقة الكهربائية و مياه التحلية في التصميم المقترح ، مقارنة مع كمية الوقود المستهله نتيجة عملية الإنتاج المنفصل للطاقة الكهربائية و تحلية المياه . من أجل ذلك تم دراسة تأثير تصميم وحدة التحلية التبخيرية المتعددة التأثير و وحدة العنفة الغازية و خواصها االترموديناميكية الأساسية على مقياس الفاعلية لتطوير التصميم الأساسي للمحطة البخارية .
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا