Die Mikrobielle Brennstoffzelle in Theorie und Praxis

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Die Mikrobielle Brennstoffzelle in Theorie und Praxis 7. Zusammenfassung In der nachfolgenden Tabelle sind die wichtigsten Ergebnisse meiner Versuche nochmals kurz zusammengestellt. Nummer Optimierungsziel Bemerkung Spannung Ergebnis 1 Konstruktion 5 Membran 6, 7 Mediator- Konzentration 11 Puffer 8, 9, 12, 17 Lebensdauer 10, 13 Fütterung große Membranfäche zerlegbar, reinigbar durchsichtig => gute Beobachtung möglich Nafion/Blase Cellophan Agar-Agar niedrig (unbekannt) hoch (5mmolar) Kathode ungepuffert Kathode gepuffert ersten 5 Stunden 5.-20. Stunde nach 20. Stunde steigert Spannung nur geringfügig 0,4V 0,45V 0,30V 0,42V labil stabil labil stabil hoch sinkt fast 0 Anstieg = geringfügig 11, 14-19 Verbraucher bei Belastung konstant Die Konstruktion der Plexiglaszelle nach Bennetto eignet sich besser als die selbst kreierten Filmdosen- Zellen. Die Haut einer Schweinsblase und die Nafion-Membran eignen sich gut für die MFC. Die Mediator-Konzentration ist wichtig für die Spannung. Die Pufferung ist nicht nur für die Mikroben an der Anode, sondern auch für die Stabilität der Kathode wichtig. Die maximale Stromerzeugungsdauer liegt bei zirka 20 Stunden. Der Glucosemangel scheint den Spannungsabfall nach der 20. Stunde zu verursachen. Der Verbraucher darf nur einen minimalen Verbrauch haben, maximal 2mA. 34
Die Mikrobielle Brennstoffzelle in Theorie und Praxis Nach all meinen Versuchen kam ich zu dem Schluss, dass Spannung und Stromstärke der MFC von folgenden Aspekten abhängig sind: • Konstruktion • Membran • Konzentrationen der Substanzen • pH-Wert • Verbraucher Als beste Konstruktion zur Erforschung erwies sich für mich die Plexiglas-Zelle, da sie eine sehr große Membranfläche zur Verfügung stellt, wenn man bedenkt, dass man nur wenig Flüssigkeit benötigt, um die Kammern zu füllen. Außerdem ist sie durchsichtig, was eine gute Beobachtung ermöglicht, und sie ist sowohl dicht als auch zerlegbar und somit einfach zu reinigen. Bei der Membran habe ich von Anfang an vermutet, dass die technisch hergestellte Nafion- Membran die beste sein würde, da diese speziell entwickelt wurde, um genau die nötigen Eigenschaften zu erfüllen. Deshalb war ich erstaunt festzustellen, dass die Haut einer Schweinsblase ebenso gut funktionierte. Neben den von Bennetto vorgegebenen Konzentrationen der Kaliumhexacyanoferrat-Lösung (0,02molar), der Traubenzuckerlösung (1molar) und der Hefe-Suspension erwies sich bei mir die Methylenblau-Konzentration von 5mmolar als gut geeignet. Die Pufferung ist nicht nur für die Mikroben an der Anode wichtig, sondern trägt auch zur Stabilität der Kathode bei. Für die Anwendung in der Praxis ist es besonders wichtig zu wissen, wie sich die Zelle verhält, wenn man einen Verbraucher anschließt. Deshalb waren diese Experimente für mich besonders interessant. Leider musste ich feststellen, dass die Kapazität des Systems, so wie ich es aufgebaut hatte, nur so groß war, dass ich ausschließlich einen Kleinstverbraucher, also eine LED mit 2mA, betreiben konnte. Für die Praxisanwendung ist dieser Aufbau also noch nicht geeignet. Ein erfreuliches Ergebnis war die lange Lebensdauer von etwa 20 Stunden. Eine Fütterung mit Glucose hatte jedoch nur eine geringfügige Auswirkung. 35
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Seite 17 und 18: 4.4. Elektroden Die Mikrobielle Bre
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Seite 27 und 28: 6.3. Membranen Die Mikrobielle Bren
Seite 29 und 30: 6.6. Lebensdauer Die Mikrobielle Br
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Seite 37 und 38: 9. Anhang Die Mikrobielle Brennstof
Seite 53 und 54: 10. Quellenangaben Die Mikrobielle
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