مدل سازی پیل سوختی میکروبی با کمک مطالعات آزمایشگاهی و دینامیک سیالات محاسباتی

مدل سازی عددی پیل های سوختی شیمیایی به طور قابل قبولی توسعه داده شدهاند در حالی که تاکنون کارعمدهای روی مدل سازی عددی میکرو پیل های سوختی میکروبی انجام نشده است. هدف از انجام این تحقیق نیزمدل سازی پیل های سوختی میکروبی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی و مقایسه نتایج آن با نتایجآزمایشگاهی است. با توجه به نقش عمده میکروارگانیسم ها در بازده فرایند پیل های سوختی میکروبی، اولین قدمدر این تحقیق، گزینش دو گونه ی باکتریایی بوده است که رفتار متفاوتی در انتقال الکترون به الکترود دارند.باکتری های E.coli و .Shewanella sp دو نمونه از باکتری هایی هستند که انتقال الکترون ها به الکترود را به طریق غیر مستقیم (با کمک ماده واسط شیمیایی) و مستقیم انجام می دهند. همین اختلاف، پایه و اساسمطالعات این پژوهش قرار داده شده است. پس از تعیین پارامترهای سینتیکی حاکم بر فرایند پیل سوختیمیکروبی، مدل اصلاح شده ی نرنست – مونود به طور ویژهای توسعه داده شد که در آن مدل، مقاومت های داخلیو خارجی نیز اعمال شدند. پارامترهای سینتیکی بدست آمده در این پژوهش برای شبیه سازی فرایند پیل سوختیمیکروبی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی به کار گرفته شدند. منحنیهای عملکرد پیشگویی شده توسطمدل CFD حاضر، تطابق بسیار خوبی را با منحنی های بدست آمده از داده های آزمایشگاهی نشان دادند.

Keywords:

پیل سوختی میکروبی , دینامیک سیالات محاسباتی , Shewanella sp. , E. Coli مدل اصلاح شده نرنست – مونود