Вышедшие номера
Электрогенез растительно-микробного топливного элемента при параллельном и последовательном соединении ячеек
Кулешова Т.Э. 1, Галль Н.Р. 1, Галушко А.С. 2, Панова Г.Г. 2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Агрофизический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург, Россия
Email: www.piter.ru@bk.ru, gall@ms.ioffe.ru, galushkoas@inbox.ru, gaiane@inbox.ru
Поступила в редакцию: 28 мая 2020 г.
В окончательной редакции: 2 октября 2020 г.
Принята к печати: 6 октября 2020 г.
Выставление онлайн: 14 ноября 2020 г.

Изучены электрогенные свойства растительно-микробных топливных элементов при сборке одиночных ячеек в батарею. Экспериментально исследованы и сравнены работа одиночной ячейки и двух вариантов организации электрической цепи - параллельное и последовательное соединение ячеек. Отмечено наличие разности потенциалов (~70 mV) в варианте организации ячейки без растительного организма, которая с течением времени исчезает. Выдвинуто предположение о создании диффузионной ЭДС корневой системой с участием электрогенных хемоорганогетеротрофных микроорганизмов. Показано, что генерируемый одиночной ячейкой биоэлектрический потенциал, равный в среднем 170 mV, при последовательном соединении трех топливных элементов увеличивается лишь в 1.5 раза. При параллельном соединении трех ячеек также наблюдается повышение значений тока, отдаваемого в нагрузку, но также только в 1.5 раза и на поздних стадиях развития растений, что предположительно обусловлено запуском некоторых компенсационных механизмов, снижающих электрогенные свойства растений. Ключевые слова: растительно-микробный топливный элемент, последовательное соединение, параллельное соединение, биоэлектрический потенциал.
  1. D.P.B.T.B. Strik, H.V.M. Hamelers, J.F. Snel, C.J. Buisman. International Journal of Energy Research, 32 (9), 870 (2008). DOI: 10.1002/er.1397
  2. P. Chiranjeevi, D.K. Yeruva, A.K. Kumar, S.V. Mohan, S. Varjani. Microbial Electrochemical Technology. Chapter 3.8. (Elsevier, 2019). DOI: 10.1016/B978-0-444-64052-9.00022-4
  3. K. Rabaey, W. Verstraete. Trends in Biotechnology, 23 (6), 291 (2005). DOI: 10.1016/j.tibtech.2005.04.008
  4. B. Kokabian, V.G. Gude. Environmental Science: Processes \& Impacts, 15 (12), 2178 (2013). DOI: 10.1039/C3EM00415E
  5. F.T. Kabutey, Q. Zhao, L. Wei, J. Ding, P. Antwi, F.K. Quashie, W. Wang. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 110, 402 (2019). DOI: 10.1016/j.rser.2019.05.016
  6. B.E. Logan. Microbial fuel cells (John Wiley \& Sons, 2008)
  7. D.P.B.T.B. Strik, R.A. Timmers, M. Helder, K.J. Steinbusch, H.V. Hamelers, C.J. Buisman. Trends in Biotechnology, 29 (1), 41 (2011). DOI: 10.1016/j.tibtech.2010.10.001
  8. M. Helder, W.S. Chen, E.J.M. Van der Harst, D.P.B.T.B. Strik, H.V.M. Hamelers, C.J.N. Buisman, J. Potting. Biofuels, Bioprod. Bioref., 7, 52 (2013). DOI: 10.1002/bbb.1373
  9. S.V. Mohan, G. Mohanakrishna, P. Chiranjeevi. Bioresour. Technol., 102, 7036 (2011). DOI: 10.1016/j.biortech.2011.04.033
  10. Y. Feng, D. Li, J. Liu, W. He. Microbial Electrochemical Technology. Chapter 1.3. (Elsevier, 2019) DOI: 10.1016/B978-0-444-64052-9.00003-0
  11. L.D. Schamphelaire, L.V.D. Bossche, H.S. Dang, M. Hofte, N. Boon, K. Rabaey, W. Verstraete. Environ. Sci. Technol., 42 (8), 3053 (2008). DOI: 10.1021/es071938w
  12. H. Deng, Z. Chen, F. Zhao. ChemSusChem, 5 (6), 1006 (2012). DOI: 10.1002/cssc.201100257
  13. В.В. Шеремет, Н.Н. Волченко, А.А. Самков. Биотехнология и общество в XXI веке, 429 (2015)
  14. P. Chiranjeevi, R. Chandra, S.V. Mohan. Ecological engineering, 51, 181 (2013). DOI: 10.1016/j.ecoleng.2012.12.014
  15. R. Piyare, A.L. Murphy, P. Tosato, D. Brunelli. In IEEE Proceedings of 2017 IEEE 42nd conference on local computer networks workshops (Singapore, IEEE Press, 2017), р. 18
  16. L. Doherty, Y. Zhao, X. Zhao, Y. Hu, X. Hao, L. Xu. Water Res., 85, 38 (2015). DOI: 10.1016/j.watres.2015.08.016
  17. N. Kaku, N. Yonezawa, Y. Kodama, K. Watanabe. Appl. Microbiol. Biotechnol., 79 (1), 43 (2008). DOI: 10.1007/s00253-008-1410-9
  18. A.P. Khare, H. Bundela. Int. J. Eng. Trend. Technol., 4 (9), 4206 (2013)
  19. S. Liu, H. Song, X. Li, F. Yang. Int. J. Photoenergy, 1 (2013). DOI: 10.1155/2013/172010
  20. M.A. Moqsud, J. Yoshitake, Q.S. Bushra, M. Hyodo, K. Omine, D.P.B.T.B. Strik. Waste Management, 36, 63 (2015). DOI: 10.1016/j.wasman.2014.11.004
  21. L. Lu, D. Xing, Z.J. Ren. Bioresource Technol., 195, 115 (2015). DOI: 10.1016/j.biortech.2015.05.098
  22. R. Nitisoravut, R. Regmi. Renewable Sustainable Energy Rev., 76, 81 (2017). DOI: 10.1016/j.rser.2017.03.064
  23. L. Gouveia, C. Neves, D. Sebastiao, B.P. Nobre, C.T. Matos. Bioresource Technol., 154, 171 (2014). DOI: 10.1016/j.biortech.2013.12.049
  24. K. Wetser, E. Sudirjo, C.J. Buisman, D.P.B.T.B. Strik. Appl. Energy, 137, 151 (2015). DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.10.006
  25. U. Schroder. Phys. Chem. Chem. Phys., 9, 2619 (2007). DOI: 10.1039/B703627M
  26. K.J. Parkinson. Bioelectric potentials in plants, diss (Durham University, 1963)
  27. R. Regmi. Examining different classes of plants under various operating conditions for bioelectricity production. Plant microbial fuel cell, diss (Thailand: Thammasat University, 2017)
  28. J.G. Lee, B.Y. Lee, H.J. Lee. Sci. Hortic., 110, 119 (2006). DOI: 10.1016/j.scienta.2006.06.013
  29. G. Neumann, S. Bott, M.A. Ohler, H.P. Mock, R. Lippmann, R. Grosch, K. Smalla. Front Microbiol., 5, 2 (2014). DOI: 10.3389/fmicb.2014.00002
  30. Т.Э. Кулешова, И.Н. Черноусов, О.Р. Удалова, Л.М. Аникина, Ю.В. Хомяков, А.В. Александров, И.С. Середин, С.В. Феофанов, С.А. Щеглов, Н.Р. Галль, Г.Г. Панова. Биофизика, 65 (1), 112 (2020). DOI: 10.31857/S0006302920010147 [T.E. Kuleshova, I.N. Chernousov, O.R. Udalova, L.M. Anikina, Yu.V. Khomyakov, A.V. Aleksandrov, I.S. Seredin, S.V. Feofanov, S.A. Shcheglov, N.R. Gall, G.G. Panova. Biofizika, 65 (1), 112 (2020). DOI: 10.1134/S0006350920010121]
  31. Т.Э. Кулешова, А.В. Бушлякова, Н.Р. Галль. Письма в ЖТФ, 45 (5), 6 (2019). DOI: 10.21883/PJTF.2019.05.47387.17541 [T.E. Kuleshova, A.V. Bushlyakova, N.R. Gall. Tech. Phys. Lett., 45 (3), 190 (2019). DOI: 10.1134/S1063785019030106]
  32. Е.И. Ермаков. Избранные труды (Изд-во ПИЯФ РАН, СПб, 2009)
  33. Ю.И. Желтов, Г.Г. Панова. Патент РФ на полезную модель N 108705, Бюл. N 27 (2011)
  34. Г.Г. Панова, И.Н. Черноусов, О.Р. Удалова, А.В. Александров, И.В. Карманов, Л.М. Аникина, В.Л. Судаков, В.П. Якушев. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук, 4, 17 (2015)
  35. И.Н. Черноусов, Г.Г. Панова, О.Р. Удалова, А.В. Александров. Патент РФ на полезную модель N 189309, Бюл. N 15 (2019)
  36. А.И. Поздняков, Л.А. Позднякова, А.Д. Позднякова. Стационарные электрические поля в почвах (КМК Scientific Press Ltd, М., 1996)
  37. С.С. Медведев. Физиология растений: учебник (БХВ-Петербург, СПб., 2012)
  38. B.E. Logan, R. Rossi, A. Ragab, P.E. Saikaly. Nature Rev. Microbiolog., 17, 307 (2019). DOI: 10.1038/s41579-019-0173-x

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.