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J-GLOBAL ID：201902260934441518   整理番号：19A1349996

微生物電解槽における水素生産バイオカソードへの適用可能性と反応物の影響【JST・京大機械翻訳】

Effects of Applied Potential and Reactants to Hydrogen-Producing Biocathode in a Microbial Electrolysis Cell

著者 (9件)： Lim Swee Su (School of Engineering, Newcastle University, Newcastle Upon Tyne, United Kingdom) ,  Lim Swee Su (Fuel Cell Institute, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi, Malaysia) ,  Kim Byung Hong (Fuel Cell Institute, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi, Malaysia) ,  Kim Byung Hong (Bioelectrochemistry Laboratory, Water Environment and Remediation Research Centre, Korea Institute of Science and Technology, Bongdong-eup, South Korea) ,  Li Da (State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, School of Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin, China) ,  Feng Yujie (State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, School of Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin, China) ,  Daud Wan Ramli Wan (Fuel Cell Institute, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi, Malaysia) ,  Scott Keith (School of Engineering, Newcastle University, Newcastle Upon Tyne, United Kingdom) ,  Yu Eileen Hao (School of Engineering, Newcastle University, Newcastle Upon Tyne, United Kingdom)
資料名： Frontiers in Chemistry (Web)  (Frontiers in Chemistry (Web))
巻： 6  ページ： 318  発行年： 2018年 
JST資料番号： U7065A  ISSN： 2296-2646  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 水素生産のための微生物電解セル(MEC)におけるカソードバイオフィルムにおけるカソードと微生物の間の電子移動の機構を理解することは重要である。本研究において,MECsのバイオカソードを首尾よく再濃縮し,異なる操作パラメータ,すなわち適用電位,硫酸塩使用および無機炭素消費を行った。バイオカソード触媒活性は電子移動を開始する印加電位により影響されると仮定した。重炭酸塩の形での無機炭素はバイオカソード成長の主な炭素源であるが,硫酸塩は末端電子受容体であり,元素状硫黄に還元される。バイオカソードによる水素製造には-0.8V(対標準水素電極)より負の電位が必要であることが分かった。さらに,最大水素生産は,硫酸塩と重炭酸塩濃度がそれぞれ288と610mg/Lで観察された。有機炭素はカソード排水中に見出され,微生物相互作用がおそらくアセトゲンと硫酸塩還元細菌(SRB)の間で起こることを示唆した。水素生産バイオカソードは硫酸塩依存性であり,水素生産は過剰な硫酸塩により阻害された。これは,より多くのエネルギーがプロトン(E°H+/H2=-0.41V)よりも硫酸塩(E°[数式:原文を参照]/H2S=-0.35V)を減少させるためである。これは,硫酸塩濃度が高いとき,水素生産に制限をもたらした。家庭廃水は少量の有機化合物を含み,硫酸塩はSRBによって支配される水素生産バイオカソードを濃縮し維持するためのより良い媒体である。低い可能性によって引き起こされた限られた物質輸送と降水のリスクの他に,水素に富む環境におけるメタン汚染は,メタン生成活性による長期運転後のバイオカソードにおいて不可避であった。Copyright 2019 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 有機炭素 ,  炭酸水素塩 ,  *カソード ,  物質移動 ,  触媒活性 ,  電子移動 ,  *水素 ,  電位 ,  硫酸塩 ,  生物膜 ,  陽子 ,  アルカン
準シソーラス用語： 炭素源 ,  *バイオカソード ,  *水素製造 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： 水素生産バイオカソード ,  微生物電解槽 ,  電子分岐 ,  硫酸塩の還元 ,  重炭酸塩変換

分類 (2件)： 植物生理学一般  (EH02010Y) ,  遺伝子発現  (EC02040Q)

物質索引 (1件)： メタン

引用文献 (51件)：

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• Bajracharya S., Yuliasni R., Vanbroekhoven K., Buisman C. J., Strik D. P., Pant D. (2017). Long-term operation of microbial electrosynthesis cell reducing CO2 to multi-carbon chemicals with a mixed culture avoiding methanogenesis. Bioelectrochemistry 113, 26-34. doi: 10.1016/j.bioelechem.2016.09.001
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• Batlle-Vilanova P., Puig S., Gonzalez-Olmos R., Vilajeliu-Pons A., Bañeras L., Balaguer M. D., et al. (2014). Assessment of biotic and abiotic graphite cathodes for hydrogen production in microbial electrolysis cells. Int. J. Hydrogen Energy 39, 1297-1305. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.11.017
• Blanchet E., Duquenne F., Rafrafi Y., Etcheverry L., Erable B., Bergel A. (2015). Importance of the hydrogen route in up-scaling electrosynthesis for microbial CO2 reduction. Energy Environ. Sci. 8, 3731-3744. doi: 10.1039/C5EE03088A

タイトルに関連する用語 (6件)： 微生物 ,  電解槽 ,  水素生産 ,  バイオカソード ,  適用可能性 ,  反応物