Математическое моделирование процессов в микробном топливном элементе мембранного типа

  • Дроботенко М.И. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
  • Волченко Н.Н. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
  • Самков А.А. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
  • Свидлов А.А. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
УДК: 579.6+517

Аннотация

В работе рассмотрена усредненная по пространству модель микробного топливного элемента (МТЭ), включающая уравнение электродиффузионных процессов для положительных и отрицательных ионов в анодной камере, уравнение динамики положительных ионов в катодной камере, уравнение кинетики биологических процессов в анодной камере, начальные и граничные условия. В модели учитывается динамика остаточного заряда в анодной камере. В работе проведено сравнение динамики силы тока в цепи МТЭ, полученной в натурных экспериментах и в результатате компьютерного моделирования. Для МТЭ с различными геометрическими характеристиками получено качественное совпадение результатов натурных и численных экспериментов.

Ключевые слова: микробный топливный элемент, модельная сточная вода, анаэробная гетеротрофная микрофлора, факультативно анаэробная гетеротрофная микрофлора, математическое моделирование, геометрия анодной камеры, динамика вольт-амперынх характеристик

Информация об авторах

Михаил Иванович Дроботенко
канд. физ.-мат. наук, заведующий кафедрой математических и компьютерных методов Кубанского государственного университета
e-mail: mdrobotenko@kubsu.ru
Никита Николаевич Волченко
канд. биол. наук, доцент кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии Кубанского государственного университета
e-mail: volchenko.n@mail.ru
Андрей Александрович Самков
канд. биол. наук, доцент кафедры генетики, микробиологии и биотехнологии Кубанского государственного университета
e-mail: andreysamkov@mail.ru
Александр Анатольевич Свидлов
канд. физ.-мат. наук, старший преподаватель кафедры математических и компьютерных методов Кубанского государственного университета
e-mail: svidlov@mail.ru

Литература

  1. Oliveira V.B., Simoes M., Melo L.F., Pinto A.M.F.R. A 1D mathematical model for a microbial fuel cell // Energy. 2013. No 61. P. 463-471.
  2. Picioreanua  C., Head I.M., Katuri K.P., Van Loosdrecht M.C.M., Scott K.. A computational model for biofilm-based microbial fuel cells // Water research. 2007. No 41. P. 2921-2940.
  3. Pinto R.P., Srinivasan B., Manuel M.-F., Tartakovsky B. A two-population bio-electrochemical model of a microbial fuel cell // Bioresource Technology. 2010. No 101. P. 5256-5265.
  4. Picioreanu C., Van Loosdrecht M.C.M., Curtis T.P., Scott K. Model based evaluation of the effect of pH and electrode geometry on microbial fuel cell performance // Bioelectrochemistry. 2010. No 78. P. 8-24.
  5. Logan B.E. Microbial fuel cells. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2008, 200 p.
  6. Ghangrekar M.M., Shinde V.B. Performance of membrane-less microbial fuel cell treating wastewater and effect of electrode distance and area on electricity production // Bioresource Technology. 2007. No 98. P. 00-00.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке РФФИ (16-44-230908, 16-41-230117).

Выпуск
Страницы
47-51
Прислано
2016-09-30
Опубликовано
2016-12-22

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)