Publication: Zinc-air microbial fuel cell from fungal degration of oil palm empty fruit bunch
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Wan Nur Asiah Wan Mohd Shukri | en_US |
dc.contributor.supervisor | Raihan Othman, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Mohd Firdaus Abd. Wahab, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Alya Naili Rozhan, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Noraini Mohamed Noor, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-08T03:17:39Z | |
dc.date.available | 2024-10-08T03:17:39Z | |
dc.date.issued | 2021 | |
dc.description.abstract | The main stumbling block for practical implementation of bioenergy harvesting is the low energy gain yields (output/cost). Therefore, the challenge is to reduce the complexity of the cell design, minimize its control features and at the same time increase the energy output. The present work describes a bioelectrochemical system that adopts simple design configurations, operates in uncontrolled ambient surrounding and sustains a constant current output 1mA for 44 days. The microbial fuel cell (MFC) comprises of white rot fungus of Phanaerochaete chrysosporium fed with oil palm empty fruit bunch (EFB) agrowaste as the substrate. Unlike most MFCs, the fungal inoculums were not cultured on the current collector but left to be freely suspended in unbuffered potato dextrose broth (PDB) electrolyte. This fungal strain degrades lignin by producing ligninolytic enzymes such as laccase. Laccase demonstrates specific affinity for oxygen as its electron acceptor. By simply pairing zinc and air electrode in a membraneless, single chamber 250 ml enclosure, electricity could be harvested as the fungal microbes degrade the lignin-rich agrowaste. The microbial zinc/air cell was capable to sustain a 1 mA discharge current for 44 days continuously i.e. a 1056 mAh discharge capacity. The role of metabolic activities of P. chrysosporium on EFB towards the MFC performance was supported by linear sweep voltammetry measurement and scanning electron microscopy observations on lignin transformation during degradation. Scaling-up the bioelectrochemical system pose yet another challenge because biological processes of living microbes cannot be simply enhanced by incorporating more nutrients or substrate. This work investigated several aspects to increase the power density of an MFC. The factors studied were cathode surface area, volumetric capacity, cell stacking (series and parallel) and also a novel cell configuration. By increasing the cathode surface area substantially and pairing the cells in parallel, a 20-litre MFC prototype could deliver a 24 Ah discharge capacity, rated at 20 mA. The MFC however, is not economically viable. Using a novel cell configuration, the dependency on the air cathode was reduced and yet the MFC possessed much better discharge performance. A 5-litre prototype rated at 5 mA, demonstrated a discharge capacity of 2.2 Ah with an average operating voltage of 0.8 V. In conclusion, novel cell configuration is the most suitable design for scale up as it require less air cathode, smaller size and less volumetric capacity. | en_US |
dc.description.abstractarabic | يُعد العائق الرئيسي للتنفيذ العملي حلصاد الطاقة احليوية هو اخنفاض إنتاجية الطاقة (الناتج / التكلفة.) لذلك، فإن التحدي يتمثل يف تقليل مستوى تعقيد تصميم اخللية وميزات التحكم اخلاصة هبا ويف نفس الوقت زيادة إنتاج الطاقة. متثل هذه الدراسة نظاًما بيولوجيًا كيميائيًا يتبىن تكوينات تصميم بسيطة، ويعمل يف حميط غري متحكم فيه وحيافظ على إنتاج تيار مستمر يبلغ 1 مللي أمبري ملدة 44 يوًما. تتكون خلية الوقود امليكروبية )MFC( من فطر العفن األبيض من chrysosporium Phanaerochaete والذي يتم تغذيته بالنفايات الزراعية لزيت خنيل حزمة الفكهة الفارغة )EFB( كركيزة. على عكس معظم خاليا الوقود امليكروبية، مل يتم زراعة اللقاحات الفطرية على اجمل مع احلايل ولكن مت تركها حبرية يف أغار البطاطس بالدكسرتوز )PDB( غري املصقول. تعمل هذه الساللة الفطرية على حتليل اللجنني عن طريق إنتاج إنزميات عند مجع ألفة معينة لألكسجني كمستقبل لإللكرتون. حيمل حتلل اللجنني مثل الالكيز، والذي إلكرتود الزنك واهلواء يف حاوية بدون غشاء تبلغ سعتها 052 مل، ميكن حصاد الكهرباء والسبب يف ذلك هو أن امليكروبات الفطرية تعمل على حتليل النفايات الزراعية الغنية باللجنني. أظهرت خلية الزنك/ اهلواء امليكروبية قدرهتا على احلفاظ على تيار تفريغ يبلغ 1 مللي أمبري ملدة 44 يوًما بشكل مستمر، أي قدرة تفريغ تصل إىل 1251 مللي أمبري يف الساعة. مت دعم دور األنشطة األيضية لـ P.chrysosporium على حزمة الفاكهة الفارغة فيما يتعلق بأدائها من خالل قياس الفولتميرت اخلطي وقراءة مالحظات اجملهر اإللكرتوين على حتول اللجنني أثناء التحليل. يشكل توسيع نطاق النظام الكيميائي احليوي حتديًا آخر ألن العمليات البيولوجية للميكروبات احلية ال ميكن تعزيزها ببساطة عن طريق دمج املزيد من العناصر الغذائية أو الركائز. حتققت هذه الدراسة مساحة خلية الوقود امليكروبية. ومشلت العوامل املدروسة من عدة جوانب لزيادة كثافة الطاقة يف سطح الكاثود، والسعة احلجمية، وتكدس اخلاليا (بشكل متسلسل ومتوازي) وكذلك التكوين اجلديد للخاليا. من خالل الزيادة الكبرية ملساحة سطح الكاثود وإقران اخلاليا بشكل متوازي، ميكن توفري منوذج أويل خللية الوقود امليكروبية يبلغ سعته 02 ل ًرتا، وذو سعة تفريغ تبلغ 04 ساعة، ومت تقييمها على أهنا 02 مللي أمبري. ومع ذلك، فإن خلية الوقود امليكروبية ليست مناسبة اقتصاديًا. فعند استخدام تكوين خلية جديد، مت تقليل االعتماد على كاثود اهلواء ومع ذلك كانت خللية الوقود امليكروبية أداء تفريغ أفضل بكثري. مت تقييم النموذج األويل الذي تبلغ سعته 5 لرتات على أنه 5 مللي أمبري، وأظهر قدرة تفريغ تبلغ 0.0 أمبري يف الساعة مبتوسط جهد تشغيل يبلغ النهاية، يعد التكوين اجلديد للخلية هو التصميم األنسب للتوسيع ألنه يتطلب فولت. يف 2.0 كاثوًدا هوائيًا أقل وحج ًما أصغر وقدرة حجمية | en_US |
dc.description.callnumber | t TP 339 W2444Z 2021 | |
dc.description.identifier | Thesis : Zinc - air microbial fuel cell from fungal degration of oil palm empty fruit bunch /by Wan Nur Asiah binti Wan Mohd Shukri | en_US |
dc.description.identity | t11100393607WanNurAsiahBintiWanMohdShukri | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering | en_US |
dc.description.nationality | Malaysian | en_US |
dc.description.notes | Thesis (MSME)--International Islamic University Malaysia, 2021. | en_US |
dc.description.physicaldescription | xvi, 79 leaves : colour illustrations ; 30cm. | en_US |
dc.description.programme | Master of Science (Materials Engineering) | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/7078 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2021 | en_US |
dc.subject.lcsh | Microbial fuel cells | |
dc.title | Zinc-air microbial fuel cell from fungal degration of oil palm empty fruit bunch | en_US |
dc.type | Master Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |
Files
Original bundle
1 - 2 of 2
Loading...
- Name:
- t11100393607WanNurAsiahBintiWanMohdShukri_24.pdf
- Size:
- 417.17 KB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- 24 pages file
Loading...
- Name:
- t11100393607WanNurAsiahBintiWanMohdShukri_SEC.pdf
- Size:
- 2.45 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- Full text secured file
License bundle
1 - 1 of 1