Molibden ve rGO ile Modifiye Edilmiş Nikel Köpük Anotların Mikrobiyal Yakıt Hücrelerinde Elektrik Üretimine Etkisi

II. Elektrokimyasal Enerji Teknolojileri Sempozyumu, Ankara, Türkiye, 27 - 28 Kasım 2025, ss.1, (Özet Bildiri)

Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
Basıldığı Şehir: Ankara
Basıldığı Ülke: Türkiye
Sayfa Sayıları: ss.1
Ankara Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmada, organik atıkların arıtımıyla eş zamanlı elektrik üretimi amacıyla geliştirilen farklı yapıya sahip anot elektrotlarının mikrobiyal yakıt hücrelerindeki (MYH) performansı araştırılmıştır. MYH’ler, organik maddelerin mikrobiyal oksidasyonu yoluyla elektrik enerjisi üreten çevre dostu ve yenilenebilir sistemlerdir. Bu sistemlerde anot elektrot malzemesinin yüzey morfolojisi, elektriksel iletkenliği, biyouyumluluğu ve gözenekliliği, genel sistem verimliliğini doğrudan etkilemektedir.

Çalışmada, üç boyutlu makrogözenekli nikel köpük (NK) yüzeyine indirgenmiş grafen oksit (rGO) kaplanmış, ardından farklı kütle oranlarında molibden (Mo) yüklenerek anot elektrotlar geliştirilmiştir. Böylece dört farklı anot elektrot geliştirilmiş ve sırasıyla NK, NK/rGO, NK/rGO/%30 Mo ve NK/rGO/%50 Mo olarak adlandırılmıştır. Elektrotların yüzey özellikleri, rGO kaplanması ve Mo yüklenmesi sonrası yapılan SEM görüntüleme ve EDS analizleriyle karakterize edilmiştir.

Elde edilen her bir anot elektrot, tek bölmeli, membransız ve hava katotlu MYH reaktörlerinde ayrı ayrı test edilmiştir. Reaktörlerde katot elektrotu olarak %20 Pt yüklü karbon bezi kullanılmıştır. Literatür doğrultusunda anot–katot mesafesi 3 cm olarak belirlenmiş ve dış devreye 100 Ω direnç bağlanmıştır. Reaktör sistemleri karıştırmalı olarak işletilmiştir.

Deney sonuçları, en yüksek performansın %50 Mo yüklenmiş NK/rGO anot elektrotunun kullanıldığı sistemde elde edildiğini göstermiştir. Bu reaktörde maksimum gerilim 44,34 mV olarak ölçülmüş; hesaplanan güç yoğunluğu 196,6 W/m³ değerine ulaşılmıştır. Aynı sistemde kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderim oranı %84,88 olarak belirlenmiştir. Bu oran, yüksek organik yüke sahip atık suların biyolojik arıtımı açısından oldukça anlamlıdır.

Ayrıca, anot yüzeyinde gelişen mikrobiyal biyofilmlerde elektroaktif bakteri türlerinin varlığı, elektrik üretim sürecine katkı sağlamıştır. Elde edilen sonuçlar, Mo ve rGO ile modifiye edilen NK anotlarının hem atıksu arıtımı hem de enerji üretimi açısından MYH performansını önemli ölçüde artırabileceğini ortaya koymaktadır. Bu bulgular, anot yüzey modifikasyonlarının sistem verimliliği üzerindeki etkilerinin anlaşılması açısından değerli bilgiler sunmaktadır.