view in publisher's site

Perovskite ceramic membrane separator with improved biofouling resistance for yeast-based microbial fuel cells

Highlights•BCGO perovskites doped with Li and Co are compared with Nafion for MFCs.•Synthesis, powders surface and sintering are optimized to control porosity/pore size.•Permeability tests simulate single-chamber worst conditions for biofouling.•5CoBCGO shows better biofouling resistance due to minimal uptake.AbstractCeramic-derived components in microbial fuel cells (MFCs) aim to substitute Nafion 117. Ceramic membranes are a cheaper alternative and powders’ tailoring has beneficial flexibility for proper surface morphology, porosity, controlled permeability, and water uptake. In this work, differently from the fine fired ceramics or clay materials, barium-cerium-gadolinium oxides (BCGO) powders, co-doped with lithium (Li) or cobalt (Co), are synthesized at a low temperature and then sintered at 1400 and 1500 °C to form the ceramic surface. Results show that the pore size is always within a few microns, porosity can be varied greatly with firing temperature at fixed dwell time, and the use of Li or Co can give smooth or corrugated porous particles, respectively. The permeability tests show that the BCGO doped with Li cannot control the water flux from yeast extract-peptone-d-glucose medium (YPD) with the yeast, and the absolute amount of biofouling is higher than that of Nafion 117. BCGO doped with 5 mol% Co exhibits good permeability and lowers absolute biofouling due to the unique surface morphology of parent powders. Thus, the ceramic separators based on BCGO doped with Co can be an attractive alternative to expensive Nafion.Graphical abstractDownload : Download high-res image (326KB)Download : Download full-size image

جداسازی غشای سرامیکی پروسکایت با بهبود مقاومت بیوفرولینگ برای سلول‌های سوختی میکروبی مبتنی بر مخمر

نکات برجسته: پروسکایت های BCGO آلاییده شده با Li و Co با نافیون برای MFC مقایسه می‌شوند. * سنتز، سطح پودر و سینترینگ برای کنترل تخلخل / اندازه حفره بهینه‌سازی شده‌اند. * آزمایش‌های قابلیت اجرا بدترین شرایط تک محفظه را برای بیولینگ شبیه‌سازی می‌کند. ۵ CoBCGO مقاومت بهتر بیوفارمینگ را با توجه به حداقل افزایش نشان می‌دهد. هدف اجزای مشتق‌شده از راتاکسیم در پیل سوختی میکروبی (MFC)جایگزینی نافیون ۱۱۷ است. غشاهای سرامیکی یک جایگزین ارزان‌تر هستند و دوزندگی کردن پودرها انعطاف‌پذیری مفیدی برای مورفولوژی سطحی مناسب، تخلخل، نفوذپذیری کنترل‌شده و جذب آب دارد. در این کار، به طور متفاوت از سرامیک‌های پخت شده یا مواد رسی، پودرهای اکسیده‌ای باریم - سریم - گادولینیوم (BCGO)، که با لیتیوم (Li)یا کبالت (Co)دوپ شده‌اند، در دمای پایین سنتز می‌شوند و سپس در دماهای ۱۴۰۰ و ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد سینتر می‌شوند تا سطح سرامیک را تشکیل دهند. نتایج نشان می‌دهند که اندازه منافذ همیشه در چند میکرون است، تخلخل را می توان با دمای آتش در زمان سکون ثابت تا حد زیادی تغییر داد و استفاده از Li یا Co به ترتیب می‌تواند ذرات متخلخل صاف و یا موج‌دار ایجاد کند. تست‌های نفوذپذیری نشان می‌دهند که مخلوط BCGO با Li نمی‌تواند شار آب از محیط کشت عصاره مخمر - پپتون - d - گلوکز (YPD)با مخمر را کنترل کند، و مقدار مطلق بیولینگ بیشتر از مقدار مطلق یون ۱۱۷ است. BCGO آلاییده با ۵ mol % Co نفوذپذیری خوبی را نشان می‌دهد و به دلیل مورفولوژی سطحی منحصر به فرد پودرهای والد، بیولینگ مطلق را کاهش می‌دهد. بنابراین، جداکننده‌های سرامیکی مبتنی بر آلاییده با BCGO با Co می‌توانند یک جایگزین جذاب برای نافیون گران‌قیمت باشند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • ترجمه مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • ترجمه مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • مقاله General Materials Science
  • ترجمه مقاله General Materials Science
  • مقاله علوم مواد عمومی
  • ترجمه مقاله علوم مواد عمومی
  • مقاله Biochemistry
  • ترجمه مقاله Biochemistry
  • مقاله بیوشیمی
  • ترجمه مقاله بیوشیمی
  • مقاله Filtration and Separation
  • ترجمه مقاله Filtration and Separation
  • مقاله تصفیه و جداسازی
  • ترجمه مقاله تصفیه و جداسازی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.