| Revista: | Revista de ciencias tecnológicas |
| Base de datos: | |
| Número de sistema: | 000533212 |
| ISSN: | 2594-1925 |
| Autores: | Feregrino-Rivas, Marlenne1 Ramírez-Pereda, Blenda2 Estrada-Godoy, Francisco3 |
| Instituciones: | 1TecNM/Instituto Tecnológico de Culiacán, 2CONACYT-TecNM/Instituto Tecnológico de Culiacán, Juan de Dios Batíz 310, Col. Guadalupe, CP 80220, Culiacán, Sinaloa, México, 3ESIA IPN Ticomán. Posgrado en Geociencias y Administración de los Recursos Naturales. Av. Ticomán 600, Col. San José Ticomán, Delg. Gustavo A. Madero, Postal Code 07340. México., |
| Año: | 2022 |
| Volumen: | 5 |
| Número: | 1 |
| Paginación: | 163-163 |
| País: | México |
| Idioma: | Inglés |
| Resumen en inglés | The negative impact on the environment by the exploitation and generation of energy from fossil fuels imposes the need to search for new sources of renewable and sustainable energy. Sediment Microbial Fuel Cells (S-MFC) are a developing technology to produce bioelectricity. Some microorganisms present in sediments of river environments can produce electrons during the biochemical reactions of their metabolism. One of the fundamental aspects in the efficiency of a S-MFC are the electrodes of the bioreactor. The present investigation focused on the study and statistical demonstration of the influence of the cathode design of a S-MFC on the production of bioelectricity from river sediments. Two cathodes of an undivided CCM-S were designed. The electrodes were made of Unidirectional Carbon Fiber (UCF). The total anode area was 81 cm2, the evaluated cathodes had areas of 81 cm2 and 40.5 cm2. Sediment and water samples were collected from the Culiacán River. The total working volume was 1500 mL. Two S-MFC were studied, in the first bioreactor the cathode was placed vertically and completely submerged in the working electrolyte, while the cathode of the second cell was placed horizontally and partially submerged. The electric potential difference produced by both cells for 40 days was determined. An advanced ANOVA was performed to compare the means of the voltage distributions. The results showed that it is possible to obtain electrical energy from river sediments. Maximum voltage values of 513 mV and 664.7 mV were obtained for cells 1 and 2, respectively, showing that the arrangement of the cathode in the cell influences the energy produced. The advanced statistical study verified that there are significant differences between the means of the voltage distributions of both cells, with a p-value of 0.01 with a confidence level of 95%. |
| Resumen en español | El impacto negativo al ambiente por la explotación y generación de energía a partir de combustibles fósiles impone la necesidad de búsquedas de nuevas fuentes de energías renovables y sustentables. Las Celdas de Combustible Microbianas de Sedimentos (CCM-S) son una tecnología en desarrollo para la producción de bioelectricidad. Se ha demostrado que algunos microorganismos presentes en sedimentos de ambientes fluviales son capaces de producir electrones durante las reacciones bioquímicas de su metabolismo. Uno de los aspectos fundamentales en la eficiencia de una CCM-S son los electrodos del biorreactor. La presente investigación se enfocó en el estudio y demostración estadística de la influencia del diseño del cátodo de una CCM-S sobre la producción de bioelectricidad a partir de sedimentos fluviales. Se diseñaron dos cátodos de una CCM-S no dividida. Los electrodos fueron fabricados de Fibra de Carbono Unidireccional (FCU). El área total del ánodo fue de 81 cm2, los cátodos evaluados tuvieron áreas de 81 cm2 y 40.5 cm2. Se colectaron muestras de sedimentos y agua del Río Culiacán. El volumen total de trabajo fue de 1500 ml. Se estudiaron dos CCM-S, en el primer biorreactor el cátodo fue colocado verticalmente y sumergido en el electrolito de trabajo, mientras el cátodo de la segunda celda fue colocado horizontal y parcialmente sumergido. Se determinó la diferencia de potencial eléctrico producido por ambas celdas durante 40 días y se monitorearon algunos parametros físicos. Los resultados de ambas CCM-S fueron comparados y las distribuciones de voltaje obtenidas fueron caracterizadas estadísticamente empleando el software R. Además se realizó un ANOVA mediante el test de Welch y comparaciones robustas mediante la función Lincon para comprobar la existencia de diferencias significativas entre ambos grupos. Los resultados demostraron que es posible obtener energía eléctrica a partir de los sedimentos fluviales. Se obtuvieron valores máximos de voltaje de 513 mV y 664.7 mV para las celdas 1 y 2, respectivamente, evidenciando que la disposición del cátodo en la celda influye en la energía producida. El estudio estadístico avanzado comprobó que existen diferencias significativas entre las medias de las distribuciones de voltaje de ambas celdas, con un p-value de 0.01 con un nivel de confianza de 95%. |
| Palabras clave: | Celda de combustible microbiana de sedimento, Sedimentos fluviales, Diseño de electrodos, Bioelectricidad, Técnicas estadísticas avanzadas |
| Keyword: | Microbial sediment fuel cell, River sediments, Electrode design, Bioelectricity, Advanced statistical techniques |
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