Mikrobiyal yakıt hücreleri ile çöp sızıntı suları arıtımının ve elektrik üretiminin incelenmesi
Investigation of leachate treatment and electrıcity generation with microbial fuel cells
Yazar: ÖMER FARUK COŞKUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMİZ GÜLTEKİN AKAY
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Elektrokimya = Electrochemistry ; Kimya mühendisliği = Chemical engineering

Özet:
Mikrobiyal yakıt hücreleri (MYH) son yıllarda yakıt hücresi tipleri arasında popüler
bir araştırma dalı olmuş ve sahip olduğu substrat zenginliği ile çok geniş alanlarda
incelenmeye başlanmıştır. MYH'ler elektrolit cinsinden kaynaklı olarak polimer
elektrolit membran yakıt hücreleri (PEMYH) kategorisinde incelenmektedir. Bu tez
çalışması kapsamında MYH'lerin, İzmit İZAYDAŞ tesislerinden alınan çöp sızıntı
suları ile sülfonlanmış polieter-eter- keton (SPEEK) membranların ve Nafyon®-212
membranlarının anolit karıştırma yapılarak biyoelektrik üretimi ve atıksu giderimi
incelenmiştir. Kesikli modda hava-katot yöntemiyle çalışılan bu MYH reaktörlerinde
SPEEK ve ticari Nafyon®-212 arasında bir ilişki kurulmuş farklı sonuçlar ve
avantajlar yorumlanmıştır. Sülfonlanma derecesi %82 olan SPEEK membranın sahip
olduğu daha yüksek iyonik geçirgenliği sayesinde elde edilen açık devre voltaj
(ADV) değerleri ile maksimum güç yoğunluğu değerleri Nafyon®-212 değerlerine
göre daha yüksek sonuç verdiği gözlemlenmiştir. Anot odasında karıştırma yapılan
reaktörlerde biyoelektrik üretiminin ve kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) gideriminin
arttığı gözlemlenmiştir. Anaerobik havuz sızıntı suyu ile 360 saat boyunca sürekli
karıştırma yapılan MYH reaktöründe maksimum güç yoğunluğu 67.92 mW/m2
olarak elde edilmiştir ve en verimli çalışma olarak kaydedilmiştir. Ayrıca aynı
hücrede %91,21 KOİ giderimi ile en yüksek KOİ giderim değerine ulaşılmıştır.
Anaerobik havuzdan alınan sızıntı sularının ham çöp sızıntı suyuna göre daha iyi
sonuçlar verdiği görülmüş ve ayrıca anolitin 15 mS/cm iyonik iletkenliğe
artırıldığında hücre içerisindeki ohmik kayıpları azalttığı ve verimi arttırdığı tespit
edilmiştir.

Abstract:
In recent years, microbial fuel cells (MFC) have become a popular research branch
of fuel cell types and have started to be investigated in a wide range of areas with the
richness of the substrate. MFC's are examined in the category of polymer electrolyte
membrane fuel cells (PEMFC) based on electrolytes. Within the scope of this thesis,
waste leachate water from İzmit İZAYDAS facilities of MFC's was used. The
bioelectric production and wastewater removal performances of sulphonated
polyether-ether-ketone (SPEEK) membranes and Nafyon®-212 membranes were
investigated by continuous mixing in the anode chamber. The relationship between
SPEEK and commercial Nafyon®-212 was established in these single batch mode
air-cathode reactors. It has been observed that the open-circuit voltage (OCV) values
obtained by the higher ionic permeability of SPEEK membrane having a degree of
sulphonation of 82% and maximum power density values give higher results than
Nafyon®-212 values. The maximum power density of 67.92 mW /m2 was obtained
in the MFC reactor, which was continuously stirred for 360 hours with the anaerobic
pool leachate and recorded as the most efficient operation. In addition, the highest
chemical oxygen demand removal value was achieved with the removal of chemical
oxygen demand (COD) 91.21% in the same cell. It was seen that the leachate from
the anaerobic pool leachate wastewater gave better results than the raw leachate. In
addition, it was determined that anolite increased the ionic conductivity to 15 mS /
cm, reducing ohmic losses in the cell and increasing the power efficiency.