Systematic screening of carbon-based anode materials for bioelectrochemical systems
Ul Kausar, Zainab (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, Biològica i Ambiental)
Sánchez-Peña, Pilar (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, Biològica i Ambiental)
Baeza Labat, Maria del Mar (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Sulonen, Mira (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, Biològica i Ambiental)
Gabriel, David (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, Biològica i Ambiental)
Baeza Labat, Juan Antonio (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, Biològica i Ambiental)
Guisasola, Albert (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, Biològica i Ambiental)

Data:	2023
Resum:	BACKGROUND: The anode material of bioelectrochemical systems (BES) is crucial because its characteristics directly affect electron transfer from the bacteria to the anode. To assess its usefulness, each material must undergo evaluation under relevant operating conditions, as well as a complete electrochemical characterization. RESULTS: Five carbonaceous materials - carbon brush (CB), carbon granules (CG), thicker carbon felt (CF1), high-conductivity carbon felt (CF2), and high-active-area carbon felt (CF3) - anodes were tested in this work. The current generation with each anode material was studied, operating as a microbial fuel cell (MFC) and microbial electrolysis cell (MEC). Two MFC inoculation strategies were tested: (i) fixed 10 Ω external resistance (ER) and (ii) poised anode potential (PA) of 200 mV versus Ag/AgCl. Once reproducible cycles were obtained in MFC operation, CB yielded the highest maximum current density, amounting to 15. 9 A m−2. A slightly reduced start-up time was observed for each anode with PA than ER. When the anodes were transferred to MEC operation, the maximum hydrogen production rate of 1. 04 m3 H2 m−3 d−1 was obtained for CB. CONCLUSION: This study helps in selecting anode material for BES, allowing a shortening of the start-up time and improving its performance using different inoculation strategies and anode materials. Among all the anode materials employed in this study, CB and CF3 electrodes presented the best overall performance.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación CTQ2017-82404-R Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-515
Nota:	Altres ajuts: acords transformatius de la UAB
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Carbon-based anode materials ; Microbial electrolysis cell (MEC) ; Microbial fuel cell (MFC) ; Poised anode potential ; Start-up time
Publicat a:	Journal of chemical technology and biotechnology, Vol. 98, Issue 6 (June 2023) , p. 1402-1415, ISSN 1097-4660

DOI: 10.1002/jctb.7357

14 p, 3.8 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Enginyeries > GENOCOV
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats