• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권7호
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• pp.1114-1118
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• 2015

Microbial fuel cells (MFCs) have gathered attention as a novel bioenergy technology to simultaneously treat wastewater with less sludge production than the conventional activated sludge system. In two different operations of the MFC and aerobic process, microbial growth was determined by the protein assay method and their biomass yields using real wastewater were compared. The biomass yield on the anode electrode of the MFC was 0.02 g-COD-cell/gCOD-substrate and the anolyte planktonic biomass was 0.14 g-COD-cell/g-COD-substrate. An MFC without anode electrode resulted in the biomass yield of 0.07 ± 0.03 g-COD-cell/g-CODsubstrate, suggesting that oxygen diffusion from the cathode possibly supported the microbial growth. In a comparative test, the biomass yield under aerobic environment was 0.46 ± 0.07 g-COD-cell/g-COD-substrate, which was about 3 times higher than the total biomass value in the MFC operation.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제50권1호
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• pp.122-125
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• 2022

The cellulose-fed microbial fuel cell (MFC) is a biotechnological process that directly converts lignocellulosic materials to electricity without combustion. In this study, the cellulose-fed, MFC-integrated thermophilic bacterium, Bacillus sp. WK21, with endoglucanase and exoglucanase activities of 1.25 ± 0.08 U/ml and 0.95 ± 0.02 U/ml, respectively, was used to generate electricity at high temperatures. Maximal current densities of 485, 420, and 472 mA/m² were achieved when carboxymethyl cellulose, avicel cellulose, and cellulose powder, respectively, were used as substrates. Their respective maximal power was 94.09, 70.56, and 89.30 mW/m³. This study demonstrates the value of the novel use of a cellulase-producing thermophilic bacterium as a biocatalyst for electricity generation in a cellulose-fed MFC.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권12호
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• pp.169-175
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• 2009

미생물 연료전지(MFC: Microbial Fuel Cell)는 미생물을 사용하여 유기물의 산화에서 전기를 일으키는 장치이다. 현재 MFC는 많은 곳에서 연구되고 있으며 신재생 에너지로도 많은 관심을 받고 있다. 기존의 연구에서는 전력생산에 영향을 미치는 각각의 요인에 관련된 연구가 많이 진행되었으나, 요인들의 상호관계에 관한 연구는 많지 않았다. 본 논문에서는 기존의 MFC를 개선하기 위해 전력의 생산을 좌우하는 요인을 조사하였으며, 요인들의 상호관계를 효율적으로 증명하기 위해 새로운 반응조를 제작하였다. 실험을 통해 얻어진 데이터를 기초로 MFC에서 전력생산에 영향을 미치는 요인들을 분석하였으며 이를 바탕으로 하폐수처리 시스템에 MFC를 적용하여 하폐수처리 및 전력을 생산한다는 새로운 개념의 에너지생산 하폐수처리 시스템을 제안하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권4호
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• pp.283-294
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• 2020

This work aims at studying the feasibility of continuous removal of mixed heavy metal ions from simulated zinc plating wastewaters by coupling a microbial fuel cell and a microbial electrolysis cell in batch and continuous modes. The discharging voltage of MFC increased initially from 0.4621 ± 0.0005 V to 0.4864 ± 0.0006 V as the initial concentration of Cr⁶⁺ increased from 10 ppm to 60 ppm. Almost complete removal of Cr⁶⁺ and low removal of Cu²⁺ occurred in MFC of the MFC-MEC-coupled system after 8 hours under the batch mode; removal efficiencies (REs) of Cr⁶⁺ and Cu²⁺ were 99.76% and 30.49%. After the same reaction time, REs of nickel and zinc ions were 55.15% and 76.21% in its MEC. Cu²⁺, Ni²⁺, and Zn²⁺ removal efficiencies of 54.98%, 30.63%, 55.04%, and 75.35% were achieved in the effluent within optimum HRT of 2 hours under the continuous mode. The incomplete removal of Cu²⁺, Ni²⁺ and Zn²⁺ ions in the effluent was due to the fact that the Cr⁶⁺ was almost completely consumed at the end of MFC reaction. After HRT of 12 hours, at the different sampling locations, Cr⁶⁺ and Cu²⁺ removal efficiencies in the cathodic chamber of MFC were 89.95% and 34.69%, respectively. 94.58%, 33.95%, 56.57%, and 75.76% were achieved for Cr⁶⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ and Zn²⁺ in the cathodic chamber of MEC. It can be concluded that those metal ions can be removed completely by repeatedly passing high concentration of Cr⁶⁺ through the cathode chamber of MFC of the MFC-MEC-coupled system.

• 한국물환경학회지
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• 제29권6호
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• pp.808-812
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• 2013

A new type of microbial fuel cell (MFC) with anaerobic membrane filter was designed to produce bioelectricity and to treat domestic sewage at relatively high organic loading rate (OLR) of $6.25kgCOD/m^3/day$ and short hydraulic retention time (HRT) of 1.9 h. A following aeration system was applied to ensure effluent water quality in continuous operation. Glucose was supplemented to increase the influent concentration of domestic sewage. Influent substrate of 95% was removed via the MFC and following aeration system and the corresponding maximum power density was $25.6mW/m^3$. External resistor of $200{\Omega}$ and air-cathode system contributed better MFC performance comparing to $2000{\Omega}$ and dissolved oxygen as a catholyte.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권4호
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• pp.589-593
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• 2016

미생물연료전지(Microbial Fuel Cell; MFC)는 전기화학활성미생물로 불리는 미생물을 촉매로 이용하여, 유/무기물의 산화환원 반응을 통해서 전기에너지를 생산할 수 있는 장치이다. 단일 MFC에서 발생하는 낮은 전기생산량을 극복하기 위해, 다수의 형태의 MFC를 직렬 또는 병렬로 연결하는 방법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 6개의 단위 막전극접합체(Separator Electrode Assembly; SEA)로 구성된 침지평판형과 직립평판형 MFC 스택을 운전하였다. 단위 MFC와 MFC 스택의 전기발생량을 비교하였으며, 이를 통해서 MFC의 최적 스택기술을 확보하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 모든 SEA가 산화전극부를 공유하고 있는 침지평판형 MFC의 경우, 직렬과 병렬을 함께 사용할 경우, 단일 연결 방식을 사용하는 것보다 전압의 손실이 더 크게 나타났으며, 단일 연결방법 중 병렬연결 하는 것이 손실을 최소화 할 수 있는 것으로 나타났다. 직립평판형 MFC의 경우, 산화전극부를 공유하고 있는 SEA만 직렬 연결할 경우에는 전압의 손실이 크게 나타났으며, 산화전극부를 공유하고 있는 SEA간에 병렬 연결 후, 병렬 연결된 SEA를 직렬연결하는 방식이 전압의 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제24권6호
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• pp.567-578
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• 2013

미생물연료전지는 혐기성 조건에서 미생물의 촉매 반응을 통해 유기물질의 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 생물전기화학 장치이다. 미생물연료전지의 전력밀도 및 쿨롱효율은 산화전극 챔버 내 미생물의 종류, 시스템 구성요소 및 운전조건에 영향을 받는다. 미생물연료전지에서 달성할 수 있는 전력은 구성요소, 물리적 및 화학적 운전조건, 바이오 촉매 선택 등의 최적화로 디자인을 변형하여 현저하게 증가시킬 수 있다. 본 총설에서는 미생물연료전지의 구성, 운전 매개변수의 최적화 및 성능과 더불어 장래 응용에 대한 최근 연구를 중점적으로 고찰하고자 한다.

• 유기물자원화
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• 제23권2호
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• pp.47-52
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• 2015

미생물연료전지(MFC)는 미생물의 촉매 반응을 통해 다양한 유기물로부터 전기를 얻을 수 있는 장치이다. MFC는 여러 분야로 응용이 가능하며 현재 생산되는 전력이 낮기 때문에 상용화가 되기 위해서는 미생물연료전지의 성능을 증진시키는 연구가 필요하다. 현재 연료전지에 비해 MFC의 성능이 낮은 이유로는 미생물 분해시간이 오래 걸린다는 점과 음극에서 산소 환원의 과정에서 과전압이 상당히 높기 때문이다. MFC는 전력량이 미흡하지만 많은 요인들을 고려하면 신재생에너지로써 현재 일반적으로 사용 하고 있는 이온교환막인 Nafion 117 대비 전력밀도가 PP(Poly Propylene) 80에서 약 11배 높은 저비용의 미세 다공성 부직포로 변경하여 하 폐수를 처리하는데 드는 비용을 절감시키면서 전력을 발생시키는 친환경적인 에너지원이 될 수 있을 것이다. 모든 폐기물은 미생물의 먹이로 작용할 수 있다는 점에서 미생물 연료 전지의 지속가능성은 무한하다. 본 논문에서는 미생물연료전지의 구성, 운전 매개변수의 최적화 및 성능에 대한 최근 연구를 고찰하고 SSaM-GG(Smart, Shared, and Mutual-Green Growth) 또는 GG-SSaM =(Green Growth - Smart, Shared, and Mutual)라는 개념을 통하여 MFC의 지속가능한 발전에 대한 중간지표들을 개발하고자하는 바이다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권4호
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• pp.357-362
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• 2010

미생물연료전지는 미생물이 유기물을 분해하면서 전기를 발생시킨다. 미생물연료전지는 여러 분야로 응용이 가능하며 현재 생산되는 전력이 낮기 때문에 상용화가 되기 위해서는 미생물연료전지(MFC)의 전력을 증진시키는 방안 연구가 필요하다. 미생물연료전지(MFC)의 전력을 증진시키기 위해서는 산화, 환원전극에서의 활성화전압손실(Activation losses)과 저항전압손실(Ohmic losses)을 줄여야 하며 활성화전압손실과 저항전압손실의 정확한 측정과 이를 줄이기 위한 인자를 찾는 것이 중요하다. 본 연구에서는 H형태의 미생물연료전지(Microbial Fuel Cell, MFC)에서 전류차단법(Current interruption)을 이용하여 산화전극 및 환원전극에서의 활성화 전압손실과 저항전압손실을 측정하였다. H형태의 미생물연료전지에서 백금이 코팅된 전극(0.5 $mg/cm^2$; 10% Pt)을 환원전극으로 이용하였음에도 환원전극 전압손실이 산화전극 전압손실보다 4배 가량 큼을 알 수 있었다. 전류차단법(Current interruption)에 의하여 구한 저항전압손실 값(1146 ${\Omega}$) 과 impedance에 의하여 구한 내부저항(1167 ${\Omega}$)은 거의 일치하였다. 또한 산화, 환원전극 활성화 전압손실의 합은 전지(cell)의 활성화 전압손실과 일치하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제39권5호
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• pp.208-212
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• 2018

Microbial fuel cell (MFC) technology has been attractive since it can not only treat organic waste in an eco-friendly way by digesting it but also generate electricity by the unique metabolic process of microbes. However, it hasn't been employed in practical use until now because it is hard to integrate a small electricity up to an adequate amount of electric power and difficult to keep its bio-electric activity consistent. In this study, we combined an energy harvester with MFC (MFC-EH) to make the power-integration convenient and developed an energy self-sustainable wireless sensor system driven by a stable electric power produced by MFC-EH. Additionally, we build the low power application measuring data to be cast by the web in real-time so that it can be quickly and easily accessed through the internet. The proposed system could contribute to improvement of waste treatment and up-cycling technologies in near future.