Microbial Fuel Cell: test e sperimentazioni per il miglioramento delle performance elettriche in funzione delle diverse condizioni

Le Microbial Fuel Cell (MFC) o celle a combustibile microbico utilizzano microorganismi elettro-attivi per degradare la materia organica ed inorganica presente nel suolo. Questo processo avviene grazie al metabolismo microbico e alle reazioni di ossidoriduzione necessarie per produrre energia elettrica; rappresentano perciò una fonte energetica pulita in quanto utilizzano combustibili economici, rinnovabili e rispettosi dell'ambiente per la produzione di energia elettrica. Nella presente tesi si è data particolare attenzione agli allestimenti delle celle e alle condizioni idriche in cui possono trovarsi per poter realizzare delle Microbial Fuel Cell performanti. Lo scopo di questo elaborato è stato individuare/testare: una migliore stratificazione delle componenti delle celle; la sopravvivenza del sistema allo stress idrico e la ripresa dello stesso, in condizioni di basse performance elettriche, con l’utilizzo di una soluzione di urea. In particolare, si sono volute verificare le seguenti ipotesi: 1) Esiste un effetto pila che si somma alle performance della comunità microbica. 2) La cella è una struttura simil-pila, la stratificazione ha un effetto sulla performance. 3) Il sistema deve essere bagnato/alimentato. 4) Dopo un certo periodo le performance calano e possono essere migliorate fornendo una soluzione di urea. Le celle realizzate sono state organizzate in gruppi di esperimenti: - GRUPPO 1: terreno fertilizzato e sterilizzato in diversi modi - GRUPPO 2: terreno fertilizzato, anodo, catodo in alluminio e differente disposizione del pellet - GRUPPO 3: diversa stratificazione, lasciate asciugare e bagnate successivamente - GRUPPO 4: recupero della performance di celle con bassa efficienza con l’impiego di urea - GRUPPO 5: prototipo VP (Volta Plant) connesso a circuito Sono stati raccolti i dati con un multimetro, misurando corrente di cortocircuito e corrente a pieno carico che sono stati poi elaborati. I risultati della presente tesi evidenziano che è presente un effetto pila minimo dovuto ai materiali diversi che costituiscono la cella, confermando così la prima ipotesi. Anche la seconda ipotesi evidenziata nello scopo del lavoro viene confermata e si evince da questa elaborazione l’importanza della stratificazione. Secondo i dati raccolti la terza ipotesi è valida in quanto per entrambi gli allestimenti testati si ha una diminuzione delle performance in assenza di acqua. In seguito alla reidratazione delle celle lasciate asciugare si osserva una ripresa variabile dell’efficienza elettrica dipendente dal tipo di allestimento. Per concludere l’analisi dati dimostra che si verifica un consistente aumento delle performace quando le celle vengono alimentate con urea rispetto al controllo bagnato solo con acqua.