Resultaten Analyse

## Resultaten-analyse van het artikel “Long-term performance of a plant microbial fuel cell with *Spartina anglica*”[1].

### **Figuur 1**

*Figuur 1 toont de gegenereerde stroomdichtheid van dag 50 tot dag 251 (einde van het experiment)* *van P-MFC1, P-MFC2 en een blanco.*

*Figuur 1:*

Uit de resultaten van figuur 1 blijkt dat het maximale uitgangsvermogen 79 mW m-2 was in de periode van zuurstof reductie, deze periode duurde van dag 0 tot en met dag 217 van het experiment. Het maximale uitgangsvermogen in de periode van ferricyanide reductie was 100 mW m-2, deze periode duurde van dag 217 tot en met dag 250. De blanco in dit experiment is de plant-microbial fuel cell opgesteld zonder plant. De stippellijn geeft de overgang van de periode van zuurstof reductie naar de periode van ferricyanide reductie aan. Deze resultaten zijn tot stand gekomen door het maximale celpotentiaal te meten. Volgens de onderzoekers zijn deze resultaten de hoogste gerapporteerde vermogens van de P-MFC.

### **Figuur 2**

*Figuur  2 toont celpotentiaal (Excel), anodepotentiaal (Ean), kathodepotentiaal (Ecath) en potentiaal over het membraan (Ea-c) van dag 50 tot en met dag 250 (P-MFC1 wordt niet getoond omdat dezelfde trend werd waargenomen).*

*Figuur 2:*

Uit de resultaten van figuur 2 blijkt dat als er stroom werd geproduceerd, het anode-potentiaal onder het kathode-potentiaal lag en het membraanpotentiaal positief werd. De eerste 125 dagen waren een incubatieperiode, waardoor er weinig schommelingen in de grafiek te zien zijn. Er werd in deze periode namelijk weinig tot geen stroom opgewekt. De stippellijn geeft hier, net als in figuur 1, de overgang van de periode van zuurstof reductie naar de periode van ferricyanide reductie aan.

### **Figuur 3**

*Figuur 3a en 3b tonen de gemiddelde partiële interne weerstanden en externe weerstand met een periode van zuurstofreductie op de dagen 196, 202, 209, en 216 van het experiment en een periode van ferricyanide reductie op de dagen 230, 237 en 245 van het experiment bij P-MFC1 (a) en P-MFC2 (b). Figuur 3c en 3d tonen de gemiddelde partiële potentiële verliezen en cel potentiaal van P-MFC1 (c) en P-MFC2 (d). in de periode van zuurstofvermindering was het belangrijkste potentiële verlies kathode-overpotentiaal gevolgd door transport potentiaal verlies. In de periode van ferricyanide vermindering nam het overpotentiaal van de kathode zoals verwacht af, het grootste potentiële verlies was transportverlies gevolgd door ionisch verlies.*

*Figuur 3:*

In onderstaande tabellen is een schatting verwerkt van hoe de ruwe data van het onderzoek er uit zou hebben gezien.

Tabel 1:

*Schatting van de gemiddelde partiële weerstand bij de periode van zuurstofreductie (linker kolom) en de periode van ferricyanide-reductie (rechter kolom) bij PMFC-1 (figuur 3a).*

Tabel 2:

*Schatting van de gemiddelde partiële weerstand bij de periode van zuurstofreductie (linker kolom) en de periode van ferricyanide-reductie (rechter kolom) bij PMFC-2 (figuur 3b).*

Tabel 3:

*Schatting van de gemiddelde partiële potentialen (V) bij de periode van zuurstofreductie (linker kolom) en de periode van ferricyanide-reductie (rechter kolom) bij PMFC-1 (figuur 3c).*

 **E*ionic*** | ± 0,020 V
 **E*ΔpH*** | ± 0,025 V
 **E*T*** | ± 0,160 V
 **η*cath*** | ± 0,785 V

Tabel 4:

*Schatting van de gemiddelde partiële potentialen (V) bij de periode van zuurstofreductie (linker kolom) en de periode van ferricyanide-reductie (rechter kolom) bij PMFC-2 (figuur 3d).*

 **E*ionic*** | ± 0,030 V
 **E*ΔpH*** | ± 0,020 V
 **E*T*** | ± 0,200 V
 **η*cath*** | ± 0,545 V

### **Welke metingen zijn er gedaan?**

Om een gesloten stroomkring te krijgen, zijn er in dit onderzoek stroomcollectoren over een externe weerstand van 1.000 Ω aangesloten. De partiële weerstanden zijn berekend door de potentiële verliezen te delen door de stroomdichtheid die op dat tijdstip geproduceerd is.

Het celpotentiaal is gemeten met een online data-acquisitie-instrument (National Instruments Fieldpoint-modules met Labview-software, voor het verzamelen van gegevens[2][3]). Het cel-, anode-, kathode- en membraan-potentiaal is (offline) gemeten met een precisiemultimeter (dit is een meetapparaat om elektrische eenheden mee te kunnen meten[4]). Het anode- en kathodepotentiaal is bepaald door het potentiaalverschil tussen de stroomcollector en een referentie-elektrode van zilver/zilverchloride te meten. Voor het bepalen van het membraanpotentiaal is het verschil tussen de zilver/zilverchloride referentie-elektroden in de anode en kathode gemeten.

### **Hoe zijn de grafieken tot stand gekomen?**

De grafieken van de figuren 3a en 3b zijn tot stand gekomen door de gemiddelde partiële weerstand (Ω m2) uit te zetten tegen 5 variabelen, met een onderverdeling tussen de periode waarin zuurstofreductie heeft plaatsgevonden en een periode waarin ferricyanide-reductie heeft plaatsgevonden.

De grafieken van de figuren 3c en 3d zijn tot stand gekomen door de gemiddelde partiële potentialen (V) uit te zetten tegen 5 variabelen, met een onderverdeling tussen de periode waarin zuurstofreductie heeft plaatsgevonden en een periode waarin ferricyanide-reductie heeft plaatsgevonden.

## Literatuur

 [2]
 [3]
 [4]