فصل اول : درآمدی بر پیل سوختی میکروبیولوژیکی

 

 

3

 

 

 

1-1)         مفاهیم

 

 

4

 

 

 

1-2)         مروری بر واسط های حمل الکترون در MFC ها

 

 

7

 

 

 

1-3)         میکروب هایی که در پیل های سوختی میکروبی کاربرد دارند

 

 

8

 

 

 

1-4)        پیکربندی پیل های سوختی میکروبی

 

 

12

 

 

 

1-4-1)              اجزای MFC

 

 

12

 

 

 

1-4-2)              سیستمهای MFC دو جزئی

 

 

13

 

 

 

1-4-3)              سیستمهای MFC تک جزئی

 

 

16

 

 

 

1-4-4)      سیستمهای MFC نوع Up-flow

 

 

19

 

 

 

1-4-5)      پیل سوختی میکروبی انباشته (stacked)

 

 

21

 

 

 

1-5)        عملکرد MFC ها

 

 

22

 

 

 

1-5-1) عملکرد ایده آل

 

 

 

22

 

 

 

1-5-2) بازدهی واقعی MFC

 

 

24

 

 

 

1-5-3) تاثیر شرایط عملیاتی

 

 

26

 

 

 

1-5-4) تاثیر جنس الکترودها

 

 

27

 

 

 

1-5-5) بافر pH و الکترولیت

 

 

29

 

 

 

1-5-6) سیستم مبادله پروتون

 

 

30

 

 

 

1-5-7) شرایط عملیاتی در محفظه آند

 

 

31

 

 

 

1-5-8) شرایط عملیاتی در محفظه کاتد

 

 

32

 

 

 

1-6)        کاربردها

 

 

34

 

 

 

1-6-1) تولید الکتریسیته

 

 

34

 

 

 

1-6-2) بیوهیدروژن (Biohydrogen)

 

 

36

 

 

 

1-6-3) تصفیه فاضلاب

 

 

37

 

 

 

1-6-4) سنسورهای بیولوژیکی (Biosensors)

 

 

38

 

 

 

1-7)        چشم انداز MFC ها

 

 

39

 

 

 

فصل دوم : مباحث فنی پیل های سوختی

 

 

41

 

 

 

°      2-1) ولتاژ پیل و پتانسیل الکترود ها

 

 

42

 

 

 

°      2-2) وابستگی ولتاژ پیل تعادلی به غلظت: معادله عمومی Nernst

 

 

44

 

 

 

°      2-3) پتانسیل های فلز/یون فلزی (⁺M/Mz)

 

 

46

 

 

 

°      2-4) پتانسیل های اکسایش/کاهش (RED/OX)

 

 

48

 

 

 

°      2-5) کاربرد معادله Nernst در وابستگی پتانسیل RedOx به غلظت

 

 

50

 

 

 

°      2-6) محاسبه پتانسیل های تعادلی الکترود

 

 

51

 

 

 

°      2-7) الکترود هیدروژن

 

 

52

 

 

 

°      2-8) الکترودهای فلز/نمک نامحلول/یون

 

 

54

 

 

 

°      2-9) الکترود کالومل

 

 

56

 

 

 

°      2-10) الکترود نقره/کلرید نقره

 

 

57

 

 

 

°      2-11) الکترود جیوه-سولفات جیوه

 

 

59

 

 

 

°      2-12) پتانسیل الکترود های استاندارد

 

 

60

 

 

 

°      2-13) غلظت و فعالیت

 

 

62

 

 

 

°      2-14) تئوری ضریب فعالیت Debye-Hückel: مدل نقطه-بار

 

 

63

 

 

 

°      2-15) تئوری ضریب فعالیت Debye-Hückel: مدل اندازه محدود یون

 

 

65

 

 

 

°      2-16) تصحیح Stokes-Robinson تئوری Debye-Hückel تاثیر اثر متقابل یون-حلال

 

 

66

 

 

 

فصل سوم : مدلسازی ریاضی پیل سوختی میکروبیوژیکی

 

 

68

 

 

 

3-1) ساختار کلی MFC مورد نظر برای مدلسازی

 

 

69

 

 

 

3-2) توسعه مدل

 

 

69