Сочинение на тему «Эффективное производство электроэнергии из осадка сточных вод:»
- Опубликовано: 06.07.2020
- Предмет: Наука, социология
- Темы: Возобновляемая энергия, поколение, физика, Электричество
1. Введение
Поле возобновляемой энергии – это большая часть нынешнего века, поскольку оно играет важную роль в развитии человечества. Спрос на энергию в настоящее время намного превышает генерируемую энергию. Существует много возобновляемых и невозобновляемых источников энергии, таких как ископаемое топливо и энергия ветра. Не существует эффективного способа заставить нас работать с ископаемым топливом и снизить выбросы парниковых газов. Эффективность является важным компонентом любого плана, чтобы вернуть нас на путь сбалансированного роста. Таким образом, новые источники энергии и технологии должны быть разработаны для достижения требуемой эффективности.
Кроме того, следует учитывать их выходное загрязнение, так как оно может повлиять на окружающую среду. В результате эти новые решения должны производить углекислый газ с более низкой скоростью. Если мы видим пример того, что в жизненно важных для человека видах деятельности образуются отходы, то технология, которая может использовать эти отходы и превращать их в полезную энергию, является, вероятно, наиболее близкой к природе формой производства энергии. Чтобы уменьшить загрязнение и найти экологически чистый источник энергии, предлагается использовать микробные топливные элементы (MFC). МФЦ – это устройства, которые извлекают выгоду из естественного метаболизма микробов для производства электроэнергии. Существует много проблем, с которыми сталкиваются МФЦ, такие как выходящие загрязняющие вещества и способы их снижения, лучшие электроды для достижения наивысшей производительности, подходящий субстрат для обеспечения пищи бактериями (микробами), сталкивающиеся с ограничивающими факторами МФЦ, стоимостью катализатора и его производительность, поле обмена и лучший дизайн для всего проекта.
В отличие от дорогих и труднодоступных альтернативных источников энергии, это устройство обеспечивает недорогой источник энергии для любого человека в любое время. В результате этих проблем предлагается провести исследование для их решения, поэтому можно найти новые, эффективные и чистые источники энергии. Кроме того, говорят, что он помогает найти чистую окружающую среду с большим количеством источников энергии и чистой воды благодаря методике очистки сточных вод в рамках проектов M.F.C.
2. Связанные работы
Использование метаболической активности бактерий может обеспечить энергию для различных применений, когда преодолены технические и стоимостные препятствия. Микробные топливные элементы (МФЦ)
может дать ответ на несколько проблем, с которыми сталкивается традиционная очистка сточных вод. Бутират используется в качестве субстрата для бактериального поля.
Мощность, генерируемая ацетатом, оказалась выше по сравнению с другим субстратом. Сточные воды использовались в качестве субстрата для питания бактерий и получения максимального выходного напряжения. (MFC) – одна из таких возобновляемых и устойчивых технологий, которая считается одним из наиболее эффективных источников энергии.
Феррицианид (K3 (Fe (CN) 6) часто используется в качестве акцептора электронов в МФЦ из-за его хороших характеристик и низкого избыточного потенциала. Основная проблема при внедрении МФЦ в больших масштабах заключается в поддержании низких затрат, минимизации Опасности при максимизации выработки электроэнергии. Для катодов используются платина (Pt), активированный уголь (AC), катоды на основе графита и биокатоды.
Для анода часто используют углеродный войлок, графитовый войлок, углеродную сетку и щетку из графитового волокна из-за их стабильности, высокой электропроводности и большой площади поверхности. «Недавно некоторые студенты из Гарвардского университета экспериментировали с устройством MFC, и они производили достаточно электричества для питания светодиодной лампы на срок до года».
Состав, концентрация и тип субстрата влияют на микробное сообщество и выработку энергии. В большинстве МФЦ ацетат обычно используется в качестве субстрата из-за его инертности в отношении альтернативных микробных превращений (ферментации и метаногенеза), которые приводят к высокой эффективности и выходной мощности. Одним из ограничивающих факторов является стоимость электродных и мембранных материалов. Температура является важным ограничивающим фактором в МФЦ. Если бы проблемы, стоящие перед МФЦ, могли быть решены, то был бы найден новый эффективный и чистый источник энергии, который поможет развитию человечества и получению нового и великолепного мира.
Кроме того, наша группа прогнозировала, что эффективность проекта будет на 73: 80% выше, чем другие попытки в области МФЦ, что означает огромное производство электроэнергии, с качеством окружающей среды и чистотой. < / р>
3. Методология
<Р> 1. Участники
Мы – группа из 5 учеников из Минхадж Уни Лахор для девочек в 6 семестре. Мы 5 женщин. Возраст: 21 год, и мы полностью пакистанские студенты.
<Р> 2. Дизайн исследования
Переменные в нашем исследовании варьируются в зависимости от эксперимента, который мы хотим сделать. Все переменные проиллюстрированы в каждом эксперименте ниже.
<Р> 3. Меры
Мультиметр использовался для измерения выходного напряжения, внутреннего сопротивления, ватт и тока. Измеритель для измерения длины компонентов по прототипу. Баланс, чтобы узнать массу каждого материала.
Материалы
Количество материала.
1) Две пластиковые коробки.
2) Короткий отрезок пластиковой трубы (полиэтилен или ПВХ) для соляного мостика.
3) Агар 250 г
4) Соли (NaCl, KCl, KNO, NaOH и т. д.). 125 г (для каждого)
5) Копировальная бумага
6) Грязь (бактерии)
7) Бактериальный субстрат (глюкоза-сахароза-ацетат-бутират) 125 г (для каждого субстрата)
8) Медная проволока (с пластиковым покрытием). 50 см
9) Соленая вода 2 литра
10) Провода с зажимами из кожи аллигатора 2 провода
4. Сборка прототипа
<Р> Шаг 1:
Подготовка соляного мостика из агара. Чтобы сделать соляной мостик, был агар (с процентным содержанием 5–7%) с хлористым калием (с процентным содержанием 93–95%) и водой до кипения, и дайте им получить просушить внутри трубы. Считается, что этот шаг занимает около 45 минут.
Шаг 2:
(Считается, что этот шаг занимает около 40 минут). Проведите каждый компонент с другим, чтобы выяснить прототип, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Показывает компоненты прототипа.
(Микробный топливный элемент для выработки электроэнергии и очистки сточных вод)
Эксперимент 1:
Целью этого эксперимента является исследование различных типов анодов, таких как (графит-копировальная бумага) (независимо). Он был завершен с использованием грязи в качестве источника для бактериальных (контролируемых) и искусственных сточных вод в качестве источника для бактериальной пищи (контролируемых). Также в качестве катодного электрода будет использоваться пластина из нержавеющей стали (управляемая). Было замечено, что графитовые пластины могут помочь в получении максимальной плотности мощности (зависимой), поэтому рекомендуется использовать ее в качестве анодного электрода для обеспечения наибольшего выходного напряжения.
Эксперимент 2:
Этот эксперимент был проведен для изучения различных субстратов (глюкоза – сахароза – ацетат – бутират) (независимо) и определения разницы в плотности мощности. Это было сделано с использованием графита в качестве анодного электрода и нержавеющей стали в качестве катодного электрода (контролируемый). Путем сбора данных было установлено, что сахароза может обеспечивать наибольшую плотность мощности, поэтому целесообразно использовать ее в качестве субстрата в МФЦ.
Примечание: реакция, происходящая в анодной камере, может быть объяснена следующей формулой:
C12H22O11 + 13H2O → 12CO2 + 48H + + 48e –
Эксперимент 3:
Целью этого эксперимента является испытание различных катодных электродов для определения наилучшего типа. Были проверены электроды из алюминия, меди и нержавеющей стали (они рассматривались как независимые переменные). Прототип будет содержать сахарозу в качестве подложки и графитовую пластину в качестве анодного электрода (контролируемый). Затем выходное напряжение измерялось с каждым электродом (зависимым).
Примечание: катодная реакция:
12O2 + 48H + + 48e− → 24H2O
Было обнаружено, что хотя катод не имеет места в этой реакции, но это влияет на выходное напряжение.
Было замечено, что нержавеющая сталь может помочь получить самое высокое выходное напряжение, поэтому рекомендуется использовать ее в качестве катодной пластины в МФЦ.
Эксперимент 4:
Зная ограничивающие факторы МФЦ, было установлено, что температура является важным фактором в проекте, поэтому следует знать, что подходящая температура для проекта обеспечивает наибольшую плотность мощности. В прототипе графитовая пластинка использовалась в качестве анодного электрода, нержавеющая сталь – в качестве катодного электрода, а сахароза – в качестве бактериальной подложки (контролируемая).
Затем температура прототипа была изменена внутри лаборатории (независимо). Было замечено, что плотность мощности (зависимая) изменялась при изменении температуры. Исходя из этих результатов, рекомендуется применять проект при температуре 40 ° С.
Эксперимент 5:
Чтобы проверить, насколько чистым является прототип, прототип должен получить графитовую пластину в качестве анодного электрода, нержавеющую сталь в качестве катодного электрода и сахарозу в качестве бактериального субстрата (контролируемый). Затем температура прототипа была изменена внутри лаборатории на 40 ° С. После этого гидроксид натрия (NaOH) подвергали воздействию пропущенного диоксида углерода (CO2) и наблюдали, что они реагировали друг с другом и получали карбонат натрия (NaCO3) в соответствии со следующей формулой:
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
Таким образом, проект, безусловно, был экологически чистым проектом, так как у него почти ничтожный выход CO2. Кроме того, он производит карбонат натрия, который может быть использован в различных
Такие способы, как производство стекла, помогают в переработке древесной массы для производства бумаги, умягчения воды, рафинирования алюминия, хозяйственного мыла и других бытовых чистящих средств, таксидермии. Так что это поможет во многих отраслях.
Эксперимент 6:
Этот эксперимент был проведен для измерения эффективности прототипа. Это было завершено многократным тестированием выходного напряжения прототипа и одновременным тестированием обычного M.F.C и измерением повышения эффективности. Мы рассчитали эффективность нашего проекта и обнаружили, что среднее значение составляет 73%.
Анодная камера должна быть изолирована от внешней среды. Для длительной эксплуатации электроды должны быть сконструированы таким образом, чтобы ограничить коррозию медной проволоки из-за контакта с жидкостями. Мощность может быть значительно увеличена путем использования катализатора, такого как обогащенная азотом сердцевина-оболочка, вместо платины для адсорбции водорода, которая имеет более низкую стоимость, чем платина.
4. Дизайн
Как уже упоминалось ранее, дизайн реального проекта является огромным ограничивающим фактором, стоящим перед развитием M.F.Cs. Но разум сказал «Нет», и было решено, что будет великолепный дизайн для реального применения M.F.Cs. Конструкция состоит из ряда ячеек, расположенных рядом друг с другом, и все они соединены тремя основными трубами в верхней части. Один для сбора выходного диоксида углерода и направления его в скрубберную камеру, в которой он будет реагировать с гидроксидом натрия с образованием карбоната натрия, после чего он будет доставлен на заводы для выполнения своей работы и производства полезных материалов.
Другая труба предназначена для сбора полусолёной воды на очистные сооружения. Третий – добавить соленую воду в катодную камеру для выполнения ее работы. Все ячейки связаны, чтобы собрать всю свою выходную энергию. Есть еще один способ – добавить органические вещества или сжиженную грязь в анодную камеру, чтобы выполнять свою работу в качестве источника бактерий. С обратной стороны есть еще одна труба для сбора использованных органических веществ или сжиженной грязи, чтобы доставить их на свои поля после использования их огромной энергии, после чего они завершат свой кругосветный поход на природу.
У любого проекта есть условия, которые должны быть применены, и у нашего проекта есть некоторые особые условия:
1- Высокая температура.
2- Наличие соленой воды и органических веществ или грязи.
Чтобы обеспечить первое условие и подходящую температуру в течение всего дня, чтобы система работала 24 часа, говорят, что стены установки сделаны из материала, который может накапливать тепловую энергию весь день и выделять ее. ночью.
Этот материал называется «Thermstone». Он сделан из цементного кирпича, песка и кремнезема. Этот кирпич характеризуется многими преимуществами теплоизоляции, которая обеспечивает высокую по сравнению с обычным бетоном и глиняным кирпичом. Говорят, что крыша завода изготовлена из стекла особого типа, чтобы солнечные лучи попадали в систему. Это стекло называется «Ламинированное стекло», и его трудно разбить, потому что оно сделано из слоев безопасного стекла, скрепленных прозрачным клеем.
Чтобы обеспечить систему достаточным количеством тепловой энергии, она будет оснащена системой слежения, чтобы крыша двигалась в соответствии с углом лучей солнца. Кроме того, чтобы получить максимально возможную выгоду от этой системы слежения, будет несколько солнечных элементов, работающих с одной и той же системой слежения, чтобы обеспечить систему M.F.C необходимой энергией для подъема воды и сжиженной грязи в ячейки. Кроме того, система солнечных элементов будет обеспечивать дополнительную энергию из системы.
5. Заключение
С этими изменениями наш проект станет великолепным проектом для реального применения и зеленой среды. M.E.T считается одним из лучших проектов, который помогает в производстве электроэнергии, потому что он зависит от органических и сельскохозяйственных отходов, таких как бактерии Geobacter, которые находятся в грязи, в производстве электроэнергии. Целью проекта является достижение целей, показанных на рисунке 4.
Микробный топливный элемент для выработки электроэнергии и очистки сточных вод
<Р> Рис. Показывает цели проекта.
Есть много проблем, с которыми сталкивается наш проект. Платина является одной из самых сложных задач, стоящих перед проектом MFC, из-за его высокой стоимости, поскольку она может повлиять на весь проект и помешать его развитию. Таким образом, рекомендуется использовать альтернативные материалы, которые будут использоваться в качестве катализатора, чтобы обеспечить проект и сделать его более применимым …
Есть несколько разных циклов, вокруг которых вращается Земля. Некоторые из циклов были затронуты катастрофой Фукусима-Дайхатсу. Завод в Фукусиме пострадал от землетрясения силой 9,0 балла. Растения,
Трение – это сила, которая приводит к предотвращению движения объекта. Трение повсюду, когда один объект вступает в контакт с другим, возникает трение. Сила действует в
Тиристор – это тип диода, который позволяет току течь тогда и только тогда, когда на его клемму затвора подается управляющее напряжение. Этот вид диода имеет