Optimization and modeling the performance of a mediator-less microbial fuel cell using butler-Volmer-Monod model
Other Title(s)
الأمثلية و النمذجة الرياضية لأداء خلية الوقود الإحيائية عديمة الوسيط باستخدام موديل بوتلر-فولمر-مونود
Parallel Title
الأمثلية و النمذجة الرياضية لأداء خلية الوقود الإحيائية عديمة الوسيط باستخدام موديل بوتلر-فولمر-مونود
Joint Authors
Khazal, Rusul Muwaffaq
Ismail, Zaynab Ziyad
Ismail, Zaynab Ziyad
Source
Issue
Vol. 26, Issue 9 (30 Sep. 2020), pp.83-94, 12 p.
Publisher
University of Baghdad College of Engineering
Publication Date
2020-09-30
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
12
Main Subjects
Earth Sciences, Water and Environment
Topics
Abstract AR
في هذه الدراسة، تم إقتراح نمذجة رياضية ذات بعد واحد و المتمثلة بموديل بوتلر-فولمر-مونود (BVM) بهدف حساب فرق جهد الأنود و كثافة التيار لنظام خلية الوقود الإحيائية عديمة الوسيط.
تم تغذية النظام بعدة أحمال عضوية مختلفة من الحمأة النفطية الحقيقية الناتجة من المصافي النفطية بهدف إختيار مقدار الحِمل العضوي المفضل بالنسبة للكتلة الحيوية لتشغيل النظام المقترح.
أظهَرت الزيادة بالحِمل العضوي في كل مرة، إرتفاعاً في مقاومة إنتقال الألكترونات الى الأنود متمثلةً بالخسارة الأومية.
على العكس من ذلك، فقد أظهرت كلاً من خسارة التفعيل و خسارة إنتقال الكتلة إنخفاضاً ملحوظاً مع زيادة الحِمل العضوي.
في كل الأحوال، فإن كثافة التيار قد تحسنت خلال زيادة الأحمال العضوية لتبلغ مقدارها الأقصى ٥، ٢ أمبير م٣.
إن النمذجة الرياضية BVM قد نجحت بإمتياز في وصف التفاعلات الكهروكيمائية الإحيائية داخل غرفة الأنود، حيث أن النتائج العملية المستحصلة من دراسة الأحمال العضوية المختلفة توافقت مع قيم النمذجة الرياضية المتوقعة و بمعامل تحديد (R2) يقارب ٠، ٩٦ مما يثبت صلاحية الموديل الرياضي المقترح للتعبير عن التفاعلات الكهروكيمائية الإحيائية في نظام MFC.
بالإضافة الى ذلك، فإن الطاقة المستدامة المتولدة من كل دورة تشغيلية قد تم تقييمها و وجِد بأن أعلى طاقة مستدامة يمكن إستحصالها تكون عند تغذية الخلية بأعلى حِمل عضوي تم تشغيله ١٠٠٠ غملتر حيث بلغت الطاقة المستدامة أقصىاها عند ٠، ٨٣ و اط م٣.
Abstract EN
In this study, a one-dimensional model represented by Butler-Volmer-Monod (BVM) model was proposed to compute the anode overpotential and current density in a mediator-less MFC system.
The system was fueled with various organic loadings of real field petroleum refinery oily sludge to optimize the favorable organic loading for biomass to operate the suggested system.
The increase in each organic loading showed higher resistance to electrons transport to the anode represented by ohmic loss.
On the contrary, both activation and mass transfer losses exhibited a noticeable decrement upon the increased organic loadings.
However, current density was improved throughout all increased loads achieving a maximum current density of 5.
2 A/m3.
The BVM model perfectly expressed the bioelectrochemical reactions in the anodic-chamber.
The experimental measurements for all the studied organic loadings agreed with the model predicted values by an estimated determination factor (R2) of 0.
96, proving the validity of the proposed mathematical model to express the anodic bioelectrochemical reactions in the MFC.
Also, the sustainable power generated from each cycle was evaluated, and it was found that higher sustainable energy can be harvested from higher organic loading 1000 g/L, which achieved maximum sustainable energy of 0.
83 W/m3.
American Psychological Association (APA)
Ismail, Zaynab Ziyad& Khazal, Rusul Muwaffaq& Ismail, Zaynab Ziyad. 2020. Optimization and modeling the performance of a mediator-less microbial fuel cell using butler-Volmer-Monod model. Journal of Engineering،Vol. 26, no. 9, pp.83-94.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972836
Modern Language Association (MLA)
Ismail, Zaynab Ziyad& Khazal, Rusul Muwaffaq& Ismail, Zaynab Ziyad. Optimization and modeling the performance of a mediator-less microbial fuel cell using butler-Volmer-Monod model. Journal of Engineering Vol. 26, no. 9 (Sep. 2020), pp.83-94.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972836
American Medical Association (AMA)
Ismail, Zaynab Ziyad& Khazal, Rusul Muwaffaq& Ismail, Zaynab Ziyad. Optimization and modeling the performance of a mediator-less microbial fuel cell using butler-Volmer-Monod model. Journal of Engineering. 2020. Vol. 26, no. 9, pp.83-94.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972836
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references : p. 93-94
Record ID
BIM-972836