اثر تابش نور مرئی بر روی عملکرد پیل سوختی میکروبی حاوی ZnO دوپه شده با نیتروژن به عنوان فوتوکاتالیست کاتدی

پیلهای سوختی میکروبی (MFC) سیستم های زیست- الکتروشیمیایی هستند که با فعالیت میکروارگانیسمها به عنوان زیست کاتالیست، انرژی شیمیایی موجود در مواد آلی را به الکتریسیته تبدیل میکنند. در این پژوهش فوتوکاتالیست ZnO دوپه شده با نیتروژن سنتز شده و به عنوان فوتوکاتالیست در محفظه کاتدی پیل سوختی میکروبی (MFC) مورد آزمایش قرار گرفت. فوتوکاتالیست سنتز شده به روشهای پراش اشعه (XRD) X و طیف سنجی بازتاب نفوذی (DRS) تعیین ویژگی شد. مطالعات طیف سنجی فرابنفش - مرئی، کاهش گاف نواری از3/1 eV برای ZnO خالص به2/9 eV برای N-ZnO سنتز شده را تایید کرد. حداکثر دانسیته توان تولیدی در سیستم MFC تحت تابش نور 12/43 mW/m2 بود که نسبت به حالت بدون تابش (2/43 mW/m2) افزایش یافته بود. ولتاژ مدار باز (OCV) نیز تحت تابش نور 377 میلی ولت به دست آمد که بیشتر از حالت تاریکی فوتوکاتالیست 289) میلی ولت) بود. نتایج آنالیز ولتامتری روبشی خطی (LSV) برای کاتد نیز نشان دهنده افزایش میزان جریان تولیدی برای کاتد حاوی فوتوکاتالیست N-ZnO تحت تابش نور بود. با استفاده از این فوتوکاتالیست کاتدی تحت تابش نور، مقدار حذف اکسیژن موردنیاز شیمیایی (COD) در مدت زمان 72 ساعت به % 80 رسید که نسبت به حالت بدون نور (%71) بیشتر بود. این نتایج نشان میدهد که فوتوکاتالیست ZnO دوپه شده با نیتروژن میتواند به عنوان کاتالیست مناسبی برای کاتد سیستمهای MFC مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی میکروبی ، میکروارگانیسم ، تصفیه فاضلاب ، الکتروشیمی ، فوتوکاتالیست