Internationale Zeitschrift für Abfallressourcen

Abstrakt

Verbesserung der Katalysatoreffizienz von Aktivkohle für die Sauerstoffreduktionsreaktion in der Anwendung von mikrobiellen Luftkathodenbrennstoffzellen

Muhoza Jean Pierre, Ma Hongzhi, Loissi Kalakodio und Dzivaidzo Mumbengegwi

Luftkathoden in mikrobiellen Brennstoffzellen (MFC) bieten unter anderen Konfigurationen großes Potenzial aufgrund ihres einfachen Designs, ihrer geringen Kosten und der direkten Verwendung von Sauerstoff aus der Luft als terminaler Elektronenakzeptor, wodurch enorme Energieeinsparungen erzielt werden könnten, die bei der Belüftung in der konventionellen Abwasserbehandlung erforderlich sind. An der Kathode läuft die Sauerstoffreduktionsreaktion, die zur Erzeugung einer hohen Leistungsdichte unerlässlich ist, jedoch naturgemäß langsam ab, weshalb ein Katalysator benötigt wird, um das Überspannungspotential dieser Reaktion zu überwinden. Platin (Pt) ist der standardmäßig verwendete Katalysator in vielen Oxidations-Reduktionsreaktionen, ob in basischen oder sauren Elektrolyten. Aufgrund seiner hohen Kosten und begrenzten Ressourcen ist es jedoch kein tragfähiger Kandidat für die Skalierung dieser jungen Technologie. Aktivkohle erwies sich als kostengünstiger und umweltfreundlicher Katalysator für die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) in mikrobiellen Brennstoffzellen, zeigt in seiner bloßen Form jedoch immer noch ein geringeres katalytisches Verhalten, was zu einer geringen Leistungsabgabe führt. In dieser Übersicht möchten wir einen Überblick über verschiedene vielversprechende Technologien geben, die derzeit zur Steigerung der katalytischen Leistung von Aktivkohle in Bezug auf ORR in MFC-Luftkathoden eingesetzt werden, und ihre Ergebnisse in Bezug auf katalytisches Verhalten und MFC-Leistungsabgabe mit den Standardkatalysatoren Pt und bloßer Aktivkohle vergleichen. Vorteile, Nachteile und Engpässe dieser Techniken werden ebenfalls diskutiert.