다양한 탄소전극조합에 따른 미생물 연료전지의 전기발생량 및 미생물 군집변화 (Electricity Generation and Microbial Community variation in Microbial Fuel Cell with various Electrode Combinations.)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 32권 / 1호 / 87 ~ 96페이지
· 저자명 : 권재형, 최수정, 차재환, 김효수, 김예진, 유재철, 김창원

초록

미생물 연료전지의 전극소재는 전기발생량에 영향을 미치는 중요인자이다. 본 연구에서는 탄소전극의 두께∙구조가 미생물 연료전지의 전력밀도∙미생물 형성∙미생물 군집의 다양성에 미치는 영향에 관해 연구를 수행하였다. 산화∙환원 전극조합의 능률적인 구성을 위해 다양한 형태의 탄소전극으로 이루어진 7개 실험실 규모의 반응기가 연속식 공정으로 운전되었다.
반응기의 안정화 상태에서 구멍이 있는 흑연펠트(6 mm 두께) 조합이 전기발생량 238 mV, 그리고 쿨롱효율이 37%로 가장 높은 셀 성능을 나타내었다. 산화전극 표면에 미생물의 생성을 관찰하기 위해 SEM 촬영을 실시한 결과, 니트형태의 탄소섬유와 흑연펠트의 표면에 미생물양의 생성이 증가함을 관찰할 수 있었다. 식종 슬러지와 산화전극 부착성장 미생물의 우점종 변화를 관찰하기 위해 PCR-DGGE를 통한 미생물 군집해석 결과, 식종슬러지내의 미생물 군집과 운전 후 각 전극에 우점화 된 미생물의 군집에는 차이를 보였다. 특히 흑연펠트의 탄소섬유에 전기활성 박테리아로 알려진 Geobacter 종이 우점화 된 것을 확인할 수 있었다.

영어초록

The electrode material is one of the key factors affecting the power production of microbial fuel cell. In this study, effects of carbon electrode material, thickness and configuration on the power density, biofilm formation and microbial community diversity of microbial fuel cell were investigated. To optimize the anode-cathode electrode assembly, seven lab-scale reactors which had various carbon electrode constructions were operated in continuous mode. Under the steady state condition, the electrode combination of graphite felt (6 mm) with hole showed the highest cell voltage of 238 mV and the coulombic efficiency of 37%. As a result of SEM analysis, the bacteria growing on surface of knitted type of carbon cloth and graphite felt electrode increased significantly. The change of dominant species between seeding sludge and biofilm on the surface of anode electrode, microbial analysis with PCR-DGGE showed that the dominant species of seeding sludge are quite different from those of biofilm on the surface of each anode electrode. Especially Geobacter sp., a well known electrochemical bacteria, was found as the dominant species of the electrode combination with graphite felt.

참고자료

· 없음