Performance of microbial fuel cells operated under anoxic conditions

Nowadays, microbial fuel cells (MFC) stand up as a promising renewable energy source. Due to the ability of the MFC to oxidize a wide spectrum of substrates, wastewater seems to be one of the most interesting fuels. Unfortunately, wastewater could contain electron acceptors such as nitrate, which could interfere with the electrical performance of the MFC. In this work, the influence of oxidised nitrogen forms on the electricity production of an air breathing MFC was studied. It was observed that power generation was not significantly influenced when operated at nitrate concentrations below 0.9 mg N-NO3 L−1. However, when the nitrate concentrations were above this value, the electricity generation was reduced. In order to investigate the causes of this reduction, an electrochemical characterization of the MFC was performed. The results of polarization curves were fitted to an empirical mathematical model. From the results it was observed that, when nitrate was present, the denitrifiers outcompeted the electrogenic microorganisms for substrate, causing mass transfer limitations to the electrogenic process.
Hoy en día, las pilas de combustible microbianas (MFC) se erigen como una fuente de energía renovable prometedora. Debido a la capacidad del MFC para oxidar un amplio espectro de sustratos, las aguas residuales parecen ser uno de los combustibles más interesantes. Desafortunadamente, las aguas residuales podrían contener aceptores de electrones como el nitrato, lo que podría interferir con el rendimiento eléctrico del MFC. En este trabajo, se estudió la influencia de las formas de nitrógeno oxidado en la producción de electricidad de un MFC que respira aire. Se observó que la generación de energía no se veía significativamente influenciada cuando se operaba a concentraciones de nitrato por debajo de 0.9 mg N-NO 3 L -1. Sin embargo, cuando las concentraciones de nitratos estuvieron por encima de este valor, se redujo la generación de electricidad. Para investigar las causas de esta reducción, se realizó una caracterización electroquímica del MFC. Los resultados de las curvas de polarización se ajustaron a un modelo matemático empírico. A partir de los resultados se observó que, cuando estaba presente el nitrato, los desnitrificantes superaban a los microorganismos electrogénicos por sustrato, provocando limitaciones de transferencia de masa al proceso electrogénico.