Theoretical Analysis of a Potentiostat for Studying Microbial Fuel Cells

Abstract

For many years, Microbial Fuel Cells (MFCs) have been developed as alternatives for generating electricity via the oxidation of organic matter by bacteria. Even though individual MFC units are low in power, significant progress has been achieved in terms of MFC material and configurations, enabling them to generate higher output levels. Nonetheless, MFCs are are mainly produced using conventional laboratory methods that can take up to several months to bring the MFCs to their maximum power aptitudes. In this dissertation, an approach to use a low-cost potentiostat was developed in order to study MFCs comportament. Initially, the work focused on establishing an interface on Node-RED and an interconnection between the living cells in the MFC. In order to achieve that, was used a mbed NXP LPC1768 microcontroller to communicate with the interface created and also with the potentiostat. To fully explore the potentiostat, were studied several electrochemical tests possible to execute in the MFC reactor and the expected results. Finally, is possible to say that the potentiostat is fast, produces low noise and is a versatile instrument, very promising in the study of this emerging renewable energy like is MFCs.Há vários anos, que as Células de Combustível Microbianas têm sido desenvolvidas como alternativas para gerar eletricidade através da oxidação da matéria orgânica por bactérias. Embora as unidades individuais destas células tenham um baixo consumo de energia, tem-se alcançado um progresso significativo em termos de materiais e configurações das células, permitindo-lhes gerar níveis de produção mais elevados. No entanto, estas células são produzidas principalmente através de métodos de laboratório convencionais que podem levar vários meses até que as células alcancem as suas aptidões de potência máxima. Nesta dissertação, uma abordagem para o uso de um potencióstato de baixo custo foi desenvolvida para estudar o comportamento das células de combustível microbianas. Inicialmente, o trabalho concentrou-se em estabelecer uma interface no Node-RED e fazer a ligação entre as células vivas dos reatores. Para tal, foi utilizado o microcontrolador mbed NXP LPC1768 para comunicar com a interface criada e também com o potencióstato. De forma a explorar totalmente o potencióstato, estudamos vários testes eletroquímicos possíveis de executar no reator das células de combustível microbianas e os resultados esperados. Por fim, pode-se dizer que o potencióstato é rápido, produz baixo ruído e é um instrumento versátil, muito promissor no estudo desta energia renovável emergente como são as células de combustível microbianas

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