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Enregistrement W7056365269

Electricity production from carbon monoxide and synthesis gas in a microbial fuel cell

2013· dissertation· en· W7056365269 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevueeScholarship@McGill (McGill) · 2013
Typedissertation
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueMagnetic confinement fusion research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNatural Resources CanadaNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésMicrobial fuel cellSyngasBioconversionAnodeCarbon monoxideSiliconeBiotransformationChemical energyBiogasAqueous solution
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Synthesis gas (syngas), which primarily consists of carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2), is a versatile energy carrier that can be converted to gaseous and liquid fuels or can be used for electricity production. This study was focused on MFC design improvements for performance enhancement on CO/syngas and elucidation of microbial communities, and biotransformation pathways involved in electricity production from CO/syngas in an MFC. One of the primary challenges for an efficient bioconversion of CO and syngas is the low solubility of these gaseous substrates in the aqueous phase. The first study of this thesis demonstrated the applicability of silicone membrane systems for improved CO transfer into the anodic liquid of MFCs. The incorporation of flat silicone membrane and thin wall silicone tubing into the anodic chamber of CO-fed MFCs led to improved CO transformation efficiency and correspondingly improved MFC performance. A CO transformation efficiency of 77 % and maximum power output of 18 mW/L (normalized to anodic compartment volume) was achieved for silicone membrane installed MFC. A comparably higher CO transformation efficiency of 98 % was obtained for silicone tubing installed MFC, but the high dissolved CO concentrations in the anodic liquid partially inhibited the microbial activity, thereby lowering the maximum power output to 13 mW/L. Efficient gas transfer also allowed for focusing on the process microbiology. The microbial communities and biotransformation pathways prevalent in two mesophilic CO-fed MFCs were elucidated in the second study. The identification of the microorganisms belonging to the genera Geobacter, Desulfovibrio, and Clostridium, along with the detection of acetate as the primary metabolic product in both MFCs; affirmed our hypothesis that electricity production from CO/syngas in a mesophilic MFC is primarily accomplished by a two-step process, where CO/syngas is first converted to acetate by homo-acetogenic and carboxdotrophic microorganisms, and the acetate is then utilized by CO-tolerant acetate oxidizing electricigenic microorganisms. The bioconversion of CO/syngas to electricity in an MFC was also tested at thermophilic temperature of 50°C. Silicone tubing was used for syngas delivery and the anodic design was improved to increase the microbial density. An improved volumetric power output of 33-35 mW/L and syngas conversion efficiency of 87-98 % was achieved. Also an improved Coulombic efficiency (CE) of 26 % was obtained. The analysis of the anodic microbial communities and metabolic products, along with single substrate tests where MFC was operated solely on CO or H2, revealed that similar to mesophilic MFCs electricity generation from syngas at thermophilic temperatures also occurred through syngas conversion to acetate followed by its oxidation by CO-tolerant electricigenic microorganisms. In the final study of this thesis, the applicability of a multi-electrode design containing three anodes and two cathodes to achieve high volumetric power output and CE on syngas was evaluated at several operating temperatures ranging from 37°C to 50°C. Also, the impact of different anode-cathode arrangements on power output was examined. The multi-electrode configuration considerably enhanced the system performance and provided a compact system design which could have major economic and operational implications for large scale syngas-fed MFC systems. A maximum power density of 33 mW/L and CE of 43 % was achieved at an operating temperature of 37°C. The MFC power density was greatly impacted by the anode-cathode arrangement and the highest power density was achieved in a three anode-two cathode (3A-2C) arrangement.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,211
Écart entre enseignants0,204 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2013
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