A High Performance Microbial Fuel Cell with Nickel Nanoparticle as Cathode Catalyst
Pile à combustible microbienne à haute performance avec nanoparticule de nickel comme catalyseur cathodique
Résumé
The electrochemical performance of an H-type microbial fuel cell (MFC) utilizing anaerobically digested sludge inoculum as bio-anode and Ni nanoparticles as cathode material using anaerobic digestion (AD) effluent of macroalgae substrate was studied. Both the anode and cathode electrodes were made of carbon clothes (2 cm x 4 cm) with proton exchange membrane (PEM) held between the chambers. The cathode electrode was prepared by loading Ni nanoparticles blended with carbon black (Ni/C) on the geometric active surface of the carbon cloth. The electrochemical performances of Ni/C were compared with standard Pt/C catalyst using AD effluent and acetate fuels. It was found that the Ni/C enhanced the oxygen reduction reaction (ORR), thereby displayed comparable power outputs to Pt/C based MFC. The maximum power density of the MFC with Ni/C catalyst was 540 mW m-2 using AD effluent substrate, and 560 mW m-2 when sodium acetate substrate used. The MFC power performance was comparable to previously reported values.
Les performances électrochimiques d'une pile à combustible microbienne de type H (MFC) utilisant un inoculum de boue digéré de manière anaérobie en tant que bio-anode et des nanoparticules de Ni en tant que matériau de cathode utilisant un effluent de substrat de macro-algues ont été digérées de manière anaérobie. Les électrodes d'anode et de cathode étaient toutes deux faites de vêtements de carbone (2 cm x 4 cm) avec une membrane échangeuse de protons (PEM) maintenue entre les chambres. L'électrode cathodique a été préparée en chargeant des nanoparticules de Ni mélangées avec du noir de carbone (Ni / C) sur la surface géométrique active du tissu de carbone. Les performances électrochimiques de Ni / C ont été comparées à celles d’un catalyseur Pt / C standard utilisant des effluents d’AD et des carburants à base d’acétate. Il a été constaté que le Ni / C augmentait la réaction de réduction de l'oxygène (ORR), affichant ainsi des puissances comparables à celles des MFC à base de Pt / C. La densité de puissance maximale de la MFC avec un catalyseur Ni / C était de 540 mW m-2 en utilisant un substrat d'effluent AD et de 560 mW m-2 en utilisant un substrat d'acétate de sodium. La performance énergétique du MFC était comparable aux valeurs précédemment rapportées.
Domaines
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