コンポストからクリーンエネルギーへ：生物電気化学反応器における水素生成に対する陰極電位進化の影響

科学分野:

• 微生物生物電気化学システム
• 再生可能エネルギー生産
• 環境バイオテクノロジー

背景:

• 微生物生物電気化学技術（MBT）は、最適なバイオフィルム発達と性能のために高表面積アノードを必要とします。
• 水素生成のための生物電気化学反応器（BER）の大規模実装には、費用対効果の高い材料が必要です。

研究 の 目的:

• コンポスト浸出液を用いた水素生成のための低コスト、1リットル微生物生物電気化学反応器（BER）を構築し、評価すること。
• 複数の運転サイクルにわたるBERシステムの性能とエネルギー効率を評価すること。

主な方法:

• 炭素フェルトを充填バイオアノード、コンポスト浸出液を電解質、ステンレス鋼メッシュを陰極として、1リットルBERを構築しました。
• 反応器は、固定アノード電位（0.05 V vs. Ag/AgCl）でバッチサイクル（24時間）で運転されました。
• 8回の運転サイクルにわたってガス生産、エネルギー効率、クーロン効率を監視しました。

主要な成果:

• BERは、最大7.38 m³ gas m⁻³ packed reactor d⁻¹のガス生産速度を達成しました。
• エネルギー効率は100%を超え、平均エネルギー効率、陰極効率、クーロン効率はそれぞれ124±64%、118±56%、120±61%でした。
• ガス収率は、微生物電気分解セルについて報告されている上限範囲に匹敵しました。

結論:

• コンポスト浸出液は、BERにおける水素生成のための実行可能で持続可能な媒体です。
• 開発されたBERシステムは、再生可能水素生成のための費用対効果の高い代替手段を提供します。
• BERのエネルギー効率を追跡するための監視戦略が提案されました。