تبیان، دستیار زندگی

طرح درس پیل سوختی میکروبی MFC ( Microbial Fuel Cell ) ، جلسه اول

اهداف : - آشنایی دانش آموزان با کاربردهای عملی زیست فناوری و نقش آن در زندگی -آشنایی دانش آموزان با انرژی های نو - آشنایی با میکروارگانیسم ها و کاربرد آن ها در صنعت - آشنایی دانش آموزان با الکتروشیمی ، فیزیک و میکروبیولوژی
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
طرح درس پیل سوختی میکروبی mfc ( microbial fuel cell ) ، جلسه اولیک نمونه پیل سوختی میکروبی

وسایل مورد نیاز :
اینترنت

مقدمه:
استفاده از انرژی های نو به عنوان جایگزین سوخت های فسیلی به دلیل افزایش قیمت و آلودگی های زیست محیطی حاصل از احتراق آن ها بسیار مورد توجه قرار گرفته است. پیش بینی می شود ذخایر فعلی جهان تنها تا حدود 60سال آینده انرژی مورد نیاز جهان را تامین کند. برنامه جهانی در سال 2020 استفاده از انرژی های تجدید پذیر و کاهش استفاده از سوخت های فسیلی است. پیش بینی می شود در سال 2100 صد در صد انرژی جهان توسط انرژی های پاک تامین خواهد شد. پیل سوختی به واسطه ­ی خصوصیات متمایز بازدهی بالا و آلودگی بسیار پایین به عنوان یک فن ­آوری جذاب در بسیاری از کشورها ی جهان شناخته شده است.

امروزه تولید انرژی از مواد کم ارزش و زاید مانند پس­ماندها، زباله ها و پساب ها بسیار قابل توجه می باشد. میکرو ارگانیسم ها (ریز اندامکان) ضمن تامین انرژی مورد نیاز جهت تصفیه ­ی پساب های صنعتی، کشاورزی، خانگی، نقش به سزایی در مقابله با آلودگی های زیست محیطی ایفا می کنند.

تعریف پیل سوختی میکروبی MFC
پیل سوختی میکروبی وسیله ای است که در آن انرژی شیمیایی موجود در مواد قابل اکسایش به وسیله باکتری ها به الکتریسیته تبدیل می ­شود. باکتری­ ها در محفظه­ ی­ آند در شرایط بی هوازی به عنوان یک کاتالیست عمل نموده، رشد مایه (سوبسترامانند فاضلاب) را اکسید کرده، الکترون و پروتون را آزاد می کنند. الکترون آزاد شده به الکترود آند که الکترون گیرنده ی نهایی است انتقال یافته و با عبور از یک مدار خارجی وارد محفظه کاتد می­ گردد. به این ترتیب با عبور الکترون از مدار خارجی انرژی الکتریکی تولید می­ گردد. از این رو پیل های سوختی میکروبی به عنوان یک منبع تولید الکتریسیته زیستی مورد توجه قرار گرفته اند.

ویژگی های MFC :
پیل های سوختی میكروبی یك فن آوری جدید برای تولید انرژی های جایگزین و پایدار است كه در آن با استفاده از باكتری های خاص به عنوان كاتالیزور برای تولید الكترون های آزاد، از فاضلاب جریان الكتریكی تولید می شود. پیل سوختی میكروبی چشم اندازی جذاب و امید بخش در ساخت پالایشگاه های زیستی ترسیم می كند كه در  آن ها با بهره گیری از باكتری های كشف شده، از ضایعات و پسماندهای آلی، برق تولید می شود. اهمیت این فن آوری عدم تولید گازهای گلخانه ای و همچنین استفاده از منابع آلی تجدید پذیر و در نتیجه نامحدود بودن آن است. انرژی شیمیایی نهفته در این تركیبات در مقایسه با سایر روش های تبدیل انرژی شیمیایی موجود در هیدروكربن ها از جمله تولید اتانول و هیدروژن كه به لحاظ تكنیكی و اقتصادی با مسائل بیشماری روبرو است، روشی مناسبی برای تبدیل مستقیم به انرژی الكتریكی محسوب می شود و لذا بدون هیچ احتراق و تولید آلاینده و با راندمانی بالا برق تولید می شود.

از مزایای پیل سوختی می توان به موارد زیر اشاره کرد :
-1 عملكرد در دمای معمولی
-2 درصد تبدیل بالا
-3 بدون نیاز به هیچ فرآیند تصفیه گاز
-4 بدون نیاز به انرژی ورودی
-5 قابلیت اجرا در هر مكان

مطالب مرتبط:
طرح درس پیل سوختی میکروبی MFC ( Microbial Fuel Cell ) ، جلسه اول
طرح درس پیل سوختی میکروبی MFC ( Microbial Fuel Cell ) ، جلسه دوم
طرح درس پیل سوختی میکروبی MFC ( Microbial Fuel Cell ) ، جلسه سوم
طرح درس پیل سوختی میکروبی MFC ( Microbial Fuel Cell ) ، جلسه چهارم
طرح درس پیل سوختی میکروبی MFC ( Microbial Fuel Cell ) ، جلسه پنجم


بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: سمیه علمافر
تنظیم: نسرین صادقی