수평 흐름형 미생물 연료전지에서 유체의 흐름 형태에 따른 전력수율 평가

• 영문명: The Effect of Fluid Flow on Power Density in a Horizontal-flowM icrobial Fuel Cell
• 발행기관: 유기성자원학회
• 저자명: 이채영(Chae-Young Lee) 박수희(Su-Hee Park) 송영채(Young-Chae Song) 유규선(Kyu-Seon Yoo) 정재우(Jae-Woo Chung) 한선기(Sun-Kee Han)
• 간행물 정보: 『유기물자원화』제21권 제1호, 37~42쪽, 전체 6쪽
• 주제분류: 공학 > 환경공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2013.03.30

국문 초록

본 연구에서는 수평 흐름 미생물 연료전지에서 유체 흐름이 전력 수율에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 산화전극 반응조의 바닥에 아크릴 막대를 설치하여 각각 4가지 유체의 흐름을 유도하였다. 각 반응조 형상에 따라 최대전력수율을 평가하였으며 추적자 실험을 통해 유체 흐름을 해석하였다. 분극 곡선 실험 결과 반응조별 최대 전력수율은 case 1, 2, 3 및 4에서 각각 95.7, 129.1, 190.9 및 114.2 mW/m2로 나타났다. 좌우 도류벽을 설치하여 S 형태의 유체 흐름을 유도한 case 3 반응조에서 가장 높은 전력이 생산되는 것으로 나타났다. 추적자 실험의 Morrill 분산지수 값에 따르면 case 4 반응조의 경우 반응조 전체에 기질이 골고루 분포하여 미생물 활성을 높일 수 있을 것으로 나타났다. 그러나 월류 현상에 의해 안정적인 운영을 할 수 없을 것으로 판단된다. 따라서 case 3 반응조의 경우 안정적인 운영 및 높은 전력수율을 얻을 수 있으므로 미생물 연료전지로 이용하기에 효과적일 것으로 나타났다.

영문 초록

This study evaluated the effect of fluid flow on the power density in a horizontal-flow microbial fuel cell (MFC). The maximum power densities in four types of flow induced by different channel types in the anode chamber were investigated. The fluid flow at each channel was analyzed using tracer tests. Results of polarization curves showed that the maximum power densities of case 1, 2, 3 and 4 were 95.7, 129.1, 190.9 and 114.2 mW/m2, respectively. Case 3 with a set of guide walls where flow had an S type-like shape showed the highest power density. Based on the Morrill Dispersion Index (MDI) value of case 4, microbial activity would be enhanced since the reactor allows even distribution of substrate but the overflow occurrence would not guarantee stable performance. Therefore, case 3 could be an effective reactor type for MFC because of high electricity generation and stable performance.

목차

1. 서 론

2. 실험재료 및 방법

3. 실험결과 및 고찰

4. 결론

키워드

유체 흐름 전력수율 수평 흐름형 미생물 연료전지 산화전극조 Morrill 분산지수 Fluid flow Power density Horizontal-flow microbial fuel cell Anode chamber Morrill Dispersion Index.