مروری بر مدلسازی پیل سوختی میکروبی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده پتروشیمی، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران

3 دانشجوی دکتری مهندسی محیط زیست و عمران ، دانشگاه نبراسکا-لینکلن

10.22034/ijche.2024.432407.1382

چکیده

مدل‌های پیل سوختی میکروبی با استفاده از روش‌های ریاضی و محاسباتی متنوع، به منظور درک بهتر رفتار پیچیده این پیل‌ها و بهینه‌سازی عملکرد آنها، مدل‌سازی می‌شوند. در فرآیند مدل‌سازی، تأثیرات مختلفی از جمله تأثیرات بیولوژیکی، انتقال جرم، انرژی و بار در آند و کاتد مد نظر قرار می‌گیرند. این مدل‌ها با در نظر گرفتن مراحل مختلف ماده، شرایط مرزی، رشد میکروبی، سینتیک واکنش در آند و کاتد، و رفتار الکتروشیمیایی سیستم، طیف گسترده‌ای از فرآیندها را در بر می‌گیرند. قدرت یک مدل در توانایی پیش‌بینی و تعادل میان زمان محاسباتی و دقت نتایج آن نهفته است. هدف این مدل‌ها ارائه یک درک جامع از پدیده‌های رخ داده در پیل سوختی میکروبی است که شامل طیف وسیعی از فرآیندها می‌باشد. علاوه بر این، مدل‌ها تأثیرات تغییرات محیطی بر رشد میکروبی، هیدرودینامیک جریان و انتقال الکترون از سطح میکروبی به آند را در نظر می‌گیرند. این مدل‌ها برای شناسایی عوامل کلیدی که بر سیستم کلی تأثیر می‌گذارند و بهبود توان خروجی پیل‌های سوختی میکروبی ضروری هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An overview of microbial fuel cell modeling

نویسندگان [English]

  • Morteza Esfandyari 1
  • Somayeh Sobhani 2
  • Dariush JAfari 3
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Bojnord , Bojnord, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Petrochemistry, University of Bojnord,, Bojnord, Iran
3 PhD Student of Civil and Environmental Engineering, University of Nebraska-Lincoln, Lincoln, NE, 68588-0531, USA
چکیده [English]

Microbial fuel cell are modeled using various mathematical and computational methods in order to better understand the complex behavior of these cells and optimize their performance. In the modeling process, various effects including biological effects, mass transfer, energy and charge in anode and cathode are considered. These models cover a wide range of processes by considering different material phases, boundary conditions, microbial growth, reaction kinetics at anode and cathode, and electrochemical behavior of the system. The power of a model lies in the ability to predict and the balance between computing time and the accuracy of its results. The aim of these models is to provide a comprehensive understanding of the phenomena occurring in the microbial fuel cell, which includes a wide range of processes. In addition, the models consider the effects of environmental changes on microbial growth, flow hydrodynamics, and electron transfer from the microbial surface to the anode. These models are essential to identify the key factors that affect the overall system and improve the power output of microbial fuel cells.

کلیدواژه‌ها [English]

  • microbial fuel cell
  • Modeling
  • substrate
  • anode
  • cathode