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MESSAI · KI für mikrobielle elektrochemische Systeme · © 2026

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Forschungsdaten – Titel und Zusammenfassungen von Publikationen, extrahierte Daten und Katalogeinträge – erscheinen in ihrer Originalsprache Englisch.

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A revolving algae biofilm based photosynthetic microbial fuel cell for simultaneous energy recovery, pollutants removal, and algae production

Huichao Zhang, Qian Yan, Zhongyi An, Zhiyou Wen

Frontiers in Microbiology·2022·17 Zitationen·doi.org/10.3389/fmicb.2022.990807
KI-angereichert· 82 %Quell-PDF
SystemMSC

KI-Zusammenfassung

82 % Konfidenz

This study presents a revolving algae-bacteria biofilm (RAB) cathode integrated into a membrane-free microbial fuel cell (RAB-MFC) for simultaneous wastewater treatment, algal biomass production, and electricity generation. The system achieved 93.5% COD removal in the anode and 95.8% in the cathode, with ammonia removal efficiencies of 91.1% and 98.0% respectively. Maximum power density reached 33.1 mW/m² with an open-circuit voltage of 695–700 mV, while algal biomass production exceeded 30 g/m². The membrane-free design eliminates expensive ion-exchange membranes and platinum catalysts, reducing operational costs.

Erstellt von der MESSAI-Extraktionspipeline · mit dem Quell-PDF abgleichen

Extraktion

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Was gemacht wurde

Systemtyp
MSC

Was funktioniert hat

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Zusammenfassung

Photosynthetic microbial fuel cell (PMFC) based on algal cathode can integrate of wastewater treatment with microalgal biomass production. However, both the traditional suspended algae and the immobilized algae cathode systems have the problems of high cost caused by Pt catalyst and ion-exchange membrane. In this work, a new equipment for membrane-free PMFC is reported based on the optimization of the most expensive MFC components: the separator and the cathode. Using a revolving algae-bacteria biofilm cathode in a photosynthetic membrane-free microbial fuel cell (RAB-MFC) can obtain pollutants removal and algal biomass production as well as electrons generation. The highest chemical oxygen demand (COD) removal rates of the anode and cathode chambers reached 93.5 ± 2.6% and 95.8% ± 0.8%, respectively. The ammonia removal efficiency in anode and cathode chambers was 91.1 ± 1.3% and 98.0 ± 0.6%, respectively, corresponding to an ammonia removal rate of 0.92 ± 0.02 mg/L/h. The maximum current density and power density were 136.1 mA/m2 and 33.1 mW/m2. The average biomass production of algae biofilm was higher than 30 g/m2. The 18S rDNA sequencing analysis the eukaryotic community and revealed high operational taxonomic units (OTUs) of Chlorophyta (44.43%) was dominant phyla with low COD level, while Ciliophora (54.36%) replaced Chlorophyta as the dominant phyla when COD increased. 16S rDNA high-throughput sequencing revealed that biofilms on the cathode contained a variety of prokaryote taxa, including Proteobacteria, Bacteroidota, Firmicutes, while there was only 0.23–0.26% photosynthesizing prokaryote found in the cathode biofilm. Collectively, this work demonstrated that RAB can be used as a bio-cathode in PMFC for pollutants removal from wastewater as well as electricity generation.

Schlagwörter

Microbial fuel cellChlorophytaAlgaePhotosynthesisProteobacteriaBotany

Kennungen

DOI
10.3389/fmicb.2022.990807
Zeitschrift
Frontiers in Microbiology
Jahr
2022
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