Self sustainable cathodes for microbial fuel cells

The ultimate goal of this thesis was to investigate and produce an MFC with self-sustainable cathode so it could be implemented in real world applications. Using methods previously employed [polarisation curve experiments, power output measurements, chemical assays for determining COD in wastewater and other elements present in anolyte or catholyte, biomass assessments] and with a focus on the cathode, experiments were conducted to compare and contrast different designs, materials and nutrient input to microbial fuel cells with appropriate experimental control systems.Results from these experiments show that: Firstly, the choice of polymeric PEM membrane showed that the most effective materials in terms of power performance were cation exchange membranes. In terms of cost effectiveness the most promising was CM-I, which was the preferred separator for later experiments.Secondly, a completely biotic MFC with the algal cathode was shown to produce higher power output (7.00 mW/m2) than the abiotic control (1.52 mW/m2). At the scale of the experimental system, the reservoir of algal culture produced sufficient dissolved oxygen to serve the MFCs in light or dark conditions. To demonstrate usable power, 16 algal cathode-designed MFCs were used to power a dc pump as a practical application.It has been presented that the more power the MFC generates, the more algal biomass will be harvested in the connected photoreactor. The biomass grown was demonstrated to be a suitable carbon-energy resource for the same MFC units in a closed loop scenario, whereby the only energy into the system was light.In the open to air cathode configuration various modifications to the carbon electrode materials including Microporous Layer (MPL) and Activated Carbon (AC) showed catholyte synthesis directly on the surface of the electrode and elemental extraction such as Na, K, Mg, from wastewater in a power dependent manner. Cathode flooding has been identified as an important and beneficial factor for the first time in MFCs, and has been demonstrated as a carbon capture system through wet scrubbing of carbon dioxide from the atmosphere. The captures carbon dioxide was mineralised into carbonate and bicarbonate of soda (trona). The novel inverted, tubular MFC configuration integrates design and operational simplicity showing significantly improved performance rendering the MFC system feasible for electricity recovery from waste. The improved power (2.58 mW) from an individual MFC was increased by 5-fold compared to the control unit, and 2-fold to similar sized tubular systems reported in the literature; moreover it was able to continuously power a LED light, charge a mobile phone and run a windmill motor, which was not possible before

Report on fieldwork - First investigation on the site of Wakarida (March 21st - April 2nd 2011): To the Federal Democratic Republic of Ethiopia (ARCCH)

Even if South Arabian influence is obvious in economy, trade, and social structures in both "pre-Aksumite" and Aksumite civilization, the history of Ethiopia is still misunderstood. Therefore, the archaeological investigations on the site of Wakarida (Tigrai region / Ethiopia) have two major aims: 1/ a contribution to the periodization of the Antiquity in Ethiopia - since no chronological classification of any artefact has been yet established for Ancient Ethiopia; 2/ a study of the evolution of Ancient Ethiopian civilisation and its contacts with other countries, from the Mediterranean Sea to India. The choice of this site is due on one hand to its geographic situation (even if distant of the main axes of circulation already known, it is turned towards the Red Sea), on the other hand to an important chronological sequence that may be obtained according to the already collected pottery on surface. A comparative study has to be carried out especially on potteries coming from various sites, but also on different types of construction, and artefacts. Before any extensive excavation, the archaeological potential of the site as well as its area and its organization had to be assessed as a priority. Specific fieldwork objectives were to implement a sampling design which employed geomantic techniques including GPS (Global Positioning System) and GIS (Geographic Information System) to initiate a more systematic survey which employed specific techniques including geophysical methods. Three test excavations consisting on soundings have been opened, and a few pedestrian surveys have been carried out around the site, in order to recognize the real expansion of the archaeological area, and even other settlements nearby.Si l'établissement, au Ier siècle de l'ère chrétienne, du royaume d'Aksum sur le plateau du Tigray, dans le nord de l'Éthiopie est assez bien documenté par les sources anciennes auxquelles s'ajoutent quelques inscriptions, la civilisation dite "pré-aksumite", installée entre le VIIIe et le Ve siècle avant l'ère chrétienne, pose aujourd'hui d'importantes questions. Non seulement cette dernière reste mal connue, mais surtout le lien susceptible d'exister entre les deux civilisations n'est pas clairement défini, alors même que l'une et l'autre apparaissent d'une manière ou d'une autre en rapports plus ou moins étroits avec l'Arabie du Sud. L'étude du site de Wakarida, sur les contreforts orientaux du plateau du Tigray, constitue, dans un tel cadre, une première "fenêtre" de réflexion. Son choix repose d'une part sur sa situation géographique, loin des grands axes commerciaux reconnus mais manifestement tourné vers la mer Rouge et par conséquent susceptible d'apporter une autre vision des rapports avec l'Arabie du Sud ; d'autre part - et au vu des éléments repérés au préalable in situ - sur la mise en place sinon d'une séquence stratigraphique importante, du moins des premiers jalons d'un référentiel céramologique et chronologique. Inédit, le site ne pouvait toutefois faire l'objet d'un engagement important sans préalable. Une première campagne a donc été destinée à évaluer son potentiel archéologique et s'est organisée selon trois objectifs : une étude topographique - avec mise en place de repères géographiques -, une étude archéologique - sous la forme de prospections géophysiques et de sondages -, une étude du mobilier céramique - première approche d'une typologie raisonnée

Recherches archéologiques et épigraphiques dans la région du Tigray (Éthiopie). Le site de Wakarida : prospection géophysique et sondages. Rapport de la campagne préliminaire - 24 mars-1er avril 2011

Projet franco-éthiopien de recherches archéologiques et épigraphiques dans la région du Tigray (Éthiopie) - périodes pré-aksumite et aksumite - (VIIe siècle av. n.è.-VIIe siècle de n.è.), sous la direction de Iwona Gajda & Fabienne Dugast (UMR " Orient & Méditerranée " / Mondes sémitiques, Paris)Even if South Arabian influence is obvious in economy, trade, and social structures in both "pre-Aksumite" and Aksumite civilization, the history of Ethiopia is still misunderstood. Therefore, the archaeological investigations on the site of Wakarida (Tigrai region / Ethiopia) have two major aims: 1/ a contribution to the periodization of the Antiquity in Ethiopia - since no chronological classification of any artefact has been yet established for Ancient Ethiopia; 2/ a study of the evolution of Ancient Ethiopian civilisation and its contacts with other countries, from the Mediterranean Sea to India. The choice of this site is due on one hand to its geographic situation (even if distant of the main axes of circulation already known, it is turned towards the Red Sea), on the other hand to an important chronological sequence that may be obtained according to the already collected pottery on surface. A comparative study has to be carried out especially on potteries coming from various sites, but also on different types of construction, and artefacts. Before any extensive excavation, the archaeological potential of the site as well as its area and its organization had to be assessed as a priority. Specific fieldwork objectives were to implement a sampling design which employed geomantic techniques including GPS (Global Positioning System) and GIS (Geographic Information System) to initiate a more systematic survey which employed specific techniques including geophysical methods. Three test excavations consisting on soundings have been opened, and a few pedestrian surveys have been carried out around the site, in order to recognize the real expansion of the archaeological area, and even other settlements nearby.Si l'établissement, au Ier siècle de l'ère chrétienne, du royaume d'Aksum sur le plateau du Tigray, dans le nord de l'Éthiopie est assez bien documenté par les sources anciennes auxquelles s'ajoutent quelques inscriptions, la civilisation dite "pré-aksumite", installée entre le VIIIe et le Ve siècle avant l'ère chrétienne, pose aujourd'hui d'importantes questions. Non seulement cette dernière reste mal connue, mais surtout le lien susceptible d'exister entre les deux civilisations n'est pas clairement défini, alors même que l'une et l'autre apparaissent d'une manière ou d'une autre en rapports plus ou moins étroits avec l'Arabie du Sud. L'étude du site de Wakarida, sur les contreforts orientaux du plateau du Tigray, constitue, dans un tel cadre, une première "fenêtre" de réflexion. Son choix repose d'une part sur sa situation géographique, loin des grands axes commerciaux reconnus mais manifestement tourné vers la mer Rouge et par conséquent susceptible d'apporter une autre vision des rapports avec l'Arabie du Sud ; d'autre part - et au vu des éléments repérés au préalable in situ - sur la mise en place sinon d'une séquence stratigraphique importante, du moins des premiers jalons d'un référentiel céramologique et chronologique. Inédit, le site ne pouvait toutefois faire l'objet d'un engagement important sans préalable. Une première campagne a donc été destinée à évaluer son potentiel archéologique et s'est organisée selon trois objectifs : une étude topographique - avec mise en place de repères géographiques -, une étude archéologique - sous la forme de prospections géophysiques et de sondages -, une étude du mobilier céramique - première approche d'une typologie raisonnée

Recherches archéologiques et épigraphiques dans la région du Tigray (Éthiopie). Le site de Wakarida : étude du site et approche environnementale [I]. Rapport de la 2e campagne (11 novembre-15 décembre 2012)

Avec la collaboration de Olivier Barge (Archéorient), Anne Benoist (Archéorient), Xavier Craperi (ALTA Géomètres experts, Lyon), Julien Charbonnier (post-doctorant / Arscan), Bruno Marcolongo (CNR / IRPI - Institut de géologie appliquée, Padoue), Xavier Peixoto (Inrap), Emmanuelle Régagnon (Archéorient), Cécile Verdellet (Lyon II)The second season for the "Archaeological and Epigraphic Investigations in Tigrai Region (Pre-Aksumite & Askumite Period)" took place from 15 November to 15 December 2012 in Saʿesiʿe Tsʿada Emba woreda, north-eastern Tigrai. It is part of a four year research programme, headed by Dr Iwona Gajda and Dr Fabienne Dugast from the CNRS (Umr 8167 "Orient & Méditerranée" / Paris), and supported by the French Ministry of Foreign Affairs (MAEE), the French Centre for Ethiopian Studies (CFEE / Addis Ababa), and the Bureau of Culture and Tourism of the Regional State of Tigrai (BCTRST / Wukro). It comes as a result of a preliminary survey which took place in March 2010, and helped making the choice of the site of Wakarida, in the tabia / district of Sawena, and Saʿesiʿe Tsʿada Emba woreda / region, to start systematic archaeological investigations which begun in March 2011. Three main lines have been considered in 2012: the archaeological one focused on the general organisation of the site of Wakarida itself. Two sectors have been opened, their choice being based on the previous results and geomorphologic analysis. Two monuments have been excavated which are usually identified with "palaces" or at least houses of a wealthy population. A geomorphologic approach helped to understand the relation between the archaeological site of Wakarida and its surrounding landscape and supplies, so as to be able to figure out, on a smaller scale, the process of the ancient settlement conception. In such a mean it was first important to focus on the connection that might have existed between men and natural supplies through time, taking into account the physiographic, geomorphologic and geologic description of the whole area. Finally, a pottery analysis has been undertaken in order to start a typology based on stratigraphic and technical elements, which the site of Wakarida seems to unable giving the opportunity.Les opérations menées en novembre-décembre 2012 sur le site de Wakarida et la région de Saʿesiʿe Tsʿada Emba entrent dans le cadre du " Projet franco-éthiopien de recherches archéologiques et épigraphiques dans la région du Tigray (Éthiopie) ", lancé en 2010 sous la direction conjointe d'Iwona Gajda et Fabienne Dugast (CNRS / Umr 8167 "Orient & Méditerranée" / Paris), avec le soutien du Ministère des Affaires étrangères (MAEE / Paris), du Centre français des études éthiopiennes (CFEE / Addis Abeba) et du Bureau of Culture and Tourism of the Regional State of Tigrai (BCTRST / Wukro). Elles font suite à une prospection menée en mars 2010, destinée à évaluer le potentiel des recherches archéologiques et épigraphiques sur les hauts plateaux du Tigray aux périodes " pré-aksumite " et aksumite. À cette occasion, le site de Wakarida, dans le district / tabia de Sawena, région / woreda de Saʿesiʿe Tsʿada Emba, sur les contreforts orientaux du plateau du Tigray, a été choisi pour lancer des opérations archéologiques systématiques qui ont débuté en mars 2011. Trois principaux objectifs ont été visés lors de cette 2e campagne : l'approche archéologique s'est concentrée sur l'étude de l'organisation même du site de Wakarida. Deux secteurs ont été ouverts - choisis en fonction à la fois des résultats de la campagne 2011 et de l'analyse géomorphologique préalable -, qui ont permis de mettre au jour deux bâtiments aux caractéristiques techniques particulières qu'il est d'usage d'attribuer à des résidences de notables. Une approche géomorphologique a visé à mieux comprendre les rapports que l'on peut établir entre la réalité du site antique de Wakarida, le paysage environnant et ses ressources, de manière à retrouver, à une plus petite échelle, le processus de formation de l'ancienne occupation, en tenant compte des caractères physiographiques, géomorphologiques et géologiques de l'ensemble du territoire. Enfin, l'analyse de la céramique a permis de définir les premiers jalons d'une typologie fondée sur les éléments techniques en phase avec les éléments stratigraphiques de la fouille

Report on fieldwork - Preliminary survey in Tigray Region, Ethiopia (March 22nd - April 2nd 2010): To the Federal Democratic Republic of Ethiopia (ARCCH)

Since the 1970's, Aksum stands in area under discussion since the development of culture in the Ethiopian highlands appears to be, even now, the subject of much debate. What role did it play, when did it emerge to prominence, and what were its relations with pre-existing societies and cultures? And above all, to what extent was Aksum a conduit for external influences, Mediterranean and South Arabian, or even vice versa? The aim of a short visit in Tigrai region was a general survey of Pre-Aksumite and Aksumite sites (Yeha and around, Adowa and around, Hawzen and Gulo Makada, the Eastern part of Tigrai, the region of Atsbi-Dera' and the one of Medri Senafe), and also a geographical study of the kingdom of Aksum, to assert the identification of tribes and regions mentioned in the descriptions of military campaigns. Several pre-Aksumite and Aksumite sites around Aksum and within the study area proposed for a first survey have recently been excavated or surveyed by other teams: Yeha (Iris Gerlach, since November 2009), Haulti (Holger Hitgen, since 2009-2010), Maqabər Ga'əwa (Ricardo Eichmann & Pawel Wolf, since 2009). Thus, the preliminary survey concentrated on documenting several sites first surveyed by H. Berhe (Aksum) et le Tourism and Culture Commission of Tigrai Regional State (TCCTRS, Mekele) in the region of Atsbi-Dera, east Mekelle.Le rapide examen historiographique de l'ancienne Éthiopie tend à montrer le rôle encore très conjectural d'Aksum dans le développement de la civilisation "aksumite" à partir de la fin du IIe siècle de notre ère. Les similitudes culturelles perceptibles aux périodes antérieures (architecture, écriture, céramique, cultes...) avec l'Arabie du Sud reposent encore sur une simple transposition des repères sud‐arabiques à la Corne d'Afrique et sont aujourd'hui discutées, à raison, notamment par D.W. Philippson. Manifestées essentiellement à travers les vestiges d'une architecture monumentale et les dédicaces d'une élite gouvernementale, il est probable que les relations entre les deux mondes ont outrepassé les seuls engagements politiques et commerciaux dont l'origine remonterait bien au‐delà de l'ère chrétienne sans que l'on puisse pour autant en établir le schéma directeur, ce dont se fait l'écho la terminologie "pré-aksumite" qui marque les déficiences de nos connaissances aussi bien en terme de chronologie que de faciès culturel. Une première mission de reconnaissance - de courte durée - lancée en 2010 a eu pour objectif d'évaluer le potentiel des recherches en la matière et plus particulièrement, avec l'aide des dernières prospections menées notamment par H. Berhe (Aksum) et le Tourism and Culture Commission of Tigrai Regional State (TCCTRS, Mekele), l'emprise d'une culture "pré‐aksumite" sur l'ensemble du plateau du Tigray

Épigraphie et histoire sudarabiques

Programme de l’année 2011-2012 et de l’année 2012-2013 : Les inscriptions sudarabiques de l’époque monothéiste (fin du ive - fin du vie siècle de notre ère)

Épigraphie sudarabique

Programme de l’année 2010-2011 : Les inscriptions sudarabiques de l’époque monothéiste (fin du ive - fin du vie siècle de notre ère)

Microbial fuel cell stack performance enhancement through carbon veil anode modification with activated carbon powder

The chemical energy contained in urine can be efficiently extracted into direct electricity by Microbial Fuel Cell stacks to reach usable power levels for practical implementation and a decentralised power source in remote locations. Herein, a novel type of the anode electrode was developed using powdered activated carbon (PAC) applied onto the carbon fibre scaffold in the ceramic MFC stack to achieve superior electrochemical performance during 500 days of operation. The stack equipped with modified anodes (MF-CV) produced up to 37.9 mW (21.1 W m?3) in comparison to the control (CV) that reached 21.4 mW (11.9 W m?3) showing 77% increase in power production. The novel combination of highly porous activated carbon particles applied onto the conductive network of carbon fibres promoted simultaneously electrocatalytic activity and increased surface area, resulting in excellent power output from the MFC stack as well as higher treatment rate. Considering the low cost and simplicity of the material preparation, as well as the outstanding electrochemical activity during long term operation, the resulting modification provides a promising anode electrocatalyst for high-performance MFC stacks to enhance urine and waste treatment for the purpose of future scale-up and technology implementation as an applied off-grid energy source

Recent advancements in real-world microbial fuel cell applications

© 2018 Elsevier B.V. This short review focuses on the recent developments of the Microbial Fuel Cell (MFC) technology, its scale-up and implementation in real world applications. Microbial Fuel Cells produce (bio)energy from waste streams, which can reduce environmental pollution, but also decrease the cost of the treatment. Although the technology is still considered “new” it has a long history since its discovery, but it is only now that recent developments have allowed its implementation in real world settings, as a precursor to commercialisation

Première campagne de la Mission archéologique franco-saʿūdienne dans la région de Najrān. Rapport préliminaire

Preliminary report of the 1st campaign of the French-Saudi Archaeological Mission in the province of Najrān : survey of the rock-art site of an-Jamal.Rapport préliminaire de la première campagne de la Mission archéologique franco-saʿūdienne dans la région de Najrān : relevé des graffites rupestres du site d'an-Jamal