دانلود پایان نامه
بنابراین اگر غلظت الکترون گیرنده از میزان مشخص شده در معادله 3-30 کمتر باشد، بیوفیلم موجود روی سطح کاتد ناپایدار شده و در نهایت از بین خواهد رفت و یا قدرت رشد و تشکیل نخواهد داشت . مشابه غلظت سوبسترا در معادله 3-30 به یک پتانسیل الکتریکی حداقل نیز نیاز خواهیم داشت. با برابر قرار دادن نرخ تکثیر زیست توده فعال و مجموع نرخ عواملی که موجب از بین رفتن آن میگردند و با استفاده از معادله نرنست، میتوان میزان حداقل پتانسیل نسبی را مشخص نمود. این پتانسیل نسبی توسط معادله زیر مشخص میگردد [30]:
(3-31)

که ηmin حداقل پتانسیل نسبی مورد نیاز (V) است.
لذا برای داشتن یک بیوفیلم پایدار لازم است مقدار پتانسیل نسبی از مقدار فوق بالاتر باشد و در صورت تأمین مقادیر حداقل پتانسیل نسبی و غلظت سوبسترا، نرخ تکثیر بیوفیلم با نرخ زوال آن برابر میگردد.


3-9 نیم واکنشهای انجام گرفته در بخش آند و کاتد پیل سوختی میکروبی معکوس
نیم واکنشهای انجام گرفته در بخش آند و کاتد پیل سوختی میکروبی معکوس به شرح زیر میباشند:
نیم واکنش انجام گرفته درآند:
(3-32)
نیم واکنش انجام گرفته درکاتد:
(3-33)
3-10 بررسی مدل مورد استفاده جهت تخمین پارامترهای طراحی
یکی از موارد استفاده مدلهای ریاضی تخمین برخی پارامترهای طراحی برای سامانهای است که رفتار آن تحت شرایط مشخص آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است . به عبارت دیگر مدلهای توصیف کننده یک فرآیند شامل کمیتهایی است که مقادیر آنها از پیش مشخص نمیباشد .در این شرایط میتوان با استفاده از مدلی که کارکرد آن درستآزمایی شده و نتایج آزمایشگاهی موجود، مقدار این کمیتها را مشخص نمود.
برای شرط مرزی دوم معادله 3-16 فرض میشود پتانسیل سطح کاتد توسط دستگاه پتانسیواستات ثابت شده است. در نتیجه از معادله 3-18 به عنوان شرط مرزی این معادله استفاده میشود.
با توجه به استفاده از گرافیت به عنوان الکترود کاتد و ضریب هدایت الکتریکی بالای آن ، از این نوع مقاومت اهمی چشم پوشی میشود.
از پدیده جدایش صرفنظر میگردد، در واقع فرض میشود که جدایش تأثیر چشمگیری بر ضخامت بیوفیلم نداشته است.
اگر فرض کنیم که آزمایشها در حالت منقطع انجام گیرد، دبی حجمی در معادله 13 صفر میشود.
شاخص عملکردی پیل سوختی میکروبی معکوس بر اساس بازده کلومبیک بیان میشود که تعریف آن در ادامه خواهد آمد.
بازده کلومبیک پیل سوختی میکروبی معکوس: این بازده بیانگر میزان تبدیل الکترونهای ظاهر شده دراستات به الکترون مصرف شده به عنوان جریان تعریف میگردد:
(3-32)

مطلب مرتبط :   تحقیق رایگان درباره عوامل موثر بر بهره وری نیروی انسانی، آموزش های فنی و حرفه ای

که Je-شار الکترون مصرف شده به عنوان جریان (mmol.cm-2.day-1) و Js نیز معرف شار محصول خروجی از بیوفیلم (mmol.cm-2.day-1) است [31].
شار الکترون مصرفی به عنوان چگالی جریان (mA.cm-2) j ، به شکل زیر محاسبه میگردد:
(3-33)

شار محصول خروجی از بیوفیلم نیز از طریق معادله 3-34 قابل محاسبه است: