Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Die Wirkung intermittierender anodischer Grenzstromstimulation auf die Elektroaktivität anodischer Biofilme

Enren Zhang *, Qingling Yu, Yongcai Zhang *, Keith Scott, Guowang Diao

Elektroaktive Biofilme sind Schlüsselkomponenten bioelektrochemischer Systeme. Anodische Biofilme, die durch eine potentialadaptive Weise gebildet werden (d. h. durch Betrieb mit konstantem Außenwiderstand oder ausgeglichenen Anodenpotentialen), verfügen im Allgemeinen nicht über die Fähigkeit, sich an Grenzströme anzupassen. In der vorliegenden Studie wurde erstmals eine Strategie basierend auf der Anwendung intermittierender Grenzstromanoden verwendet, um das stromadaptive Wachstum anodischer Biofilme direkt zu stimulieren, mit dem Ziel, elektroaktive Biofilme mit hoher Stromanpassung zu erhalten. Serien intermittierender Grenzstromstimulationen zeigen Wirksamkeit bei der Steigerung der Elektroaktivität anodischer Biofilme. Poröse dicke anodische Biofilme mit geringerer Produktion extrazellulärer Polymersubstanzen konnten durch Serien intermittierender Grenzstromanodenstromanwenden aus dünnen Biofilmen erhalten werden, wodurch robuste anodische Biofilme entstanden. Die hohe stabile Leistungsabgabe von 4,35 W m−2 konnte mit robusten anodischen Biofilmen bei einem hohen Arbeitsstrom von 9,5 A m−2 erreicht werden. Die vorliegende Studie zeigt, dass Strom ein entscheidender Faktor ist, der die Leistung elektroaktiver Biofilme beeinflusst, und legt nahe, dass eine alternative stromadaptive Methode für das Wachstum elektroaktiver Biofilme mit hoher Leistung entwickelt werden könnte.