माइक्रोबियल फ्यूल सेल्स द्वारा बायो इलेक्ट्रिसिटी का उत्पादन

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Dr. Amit Kumar (PhD Microbiology, PGDBA).

 Author -: Dr. Amit Kumar is an enthusiastic young researcher and teacher. He has done his PhD in Microbiology , PGDBA . He has started his career with Nestle India Ltd and worked as Assistant Professor at SILB, Shoolini University, Solan and SBSPGI Dehradun. He has guided more than 30 students at post graduation level and published several research publications including one patent. He also received several awards for his publications including young scientist award. He did his post doctoral research at DRDO Defence Food Research Laboratory Mysore. He is the co-founder of Kehloor Biosciences and Research Centre, Ghumarwin, Bilaspur (H.P).

 

जैवविद्युत उत्पादन के लिए नई तकनीक के रूप में माइक्रोबियल ईंधन सेल का उपयोग (माइक्रोबियल फ्यूल सेल्स द्वारा बायो इलेक्ट्रिसिटी का उत्पादन)

मेरा यह लेख, भविष्य में माइक्रोबियल फ्यूल सेल्स द्वारा बायो इलेक्ट्रिसिटी का उत्पादन, कार्पणाली, संभावित लाभ और अनुप्रयोगों का सारांश है।

.  सीवरेज की समस्या और माइक्रोबियल ईंधन सेल (MFCs)

प्रमुख शहरों में सीवेज का प्रभंधन बहुत बड़ी समस्या है। अनुपचारित सीवेज को नदियों में बहा किया जा रहा है जिससे उनके प्रदूषण स्तर में वृद्धि हो रही है। प्रदूषण स्तर में इस वृद्धि ने इस ग्रह की जीवित आबादी के लिए एक बड़ा खतरा पैदा कर दिया है। प्रदूषण स्तर को कम करने के लिए, वैकल्पिक और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों को विकसित करने की बहुत आवश्यकता है। जब वैकल्पिक और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की बात  आती है, तो लोग आमतौर पर सूर्य (सौर ऊर्जा), पृथ्वी (भू-तापीय ऊर्जा), जल (जल विद्युत) और हवा से ऊर्जा पैदा करने के बारे में सोचते हैं।  माइक्रोबियल ईंधन सेल (MFC) का उपयोग करके, अपशिष्ट जल और सीवेज से भी बिजली उत्पन्न की जा सकती है।

  1. माइक्रोबियल ईंधन सेल्स की आवश्यकता क्यों

माइक्रोबियल ईंधन सेल, बैक्टीरिया का उपयोग करके कार्बनिक सामग्री को बिजली में परिवर्तित करता है और इस प्रक्रिया में अपशिष्ट जल को साफ करने में मदद करता है। यह रणनीति एक महत्वपूर्ण स्वच्छता पद्धति हो सकती है। एक सामान्य अपशिष्ट उपचार इकाई को इसके संचालन के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इससे बजट आवश्यकताओं में भी वृद्धि हो सकती है। यदि अपशिष्ट जल को ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है तो बहुत सारा पैसा और संसाधन बचाया जा सकता है।

  1. माइक्रोबियल ईंधन सेल का निर्माण और कार्य प्रणाली

माइक्रोबियल फ्यूल सेल एक बायो-इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी जनरेटिंग सिस्टम है जिसमें ऑर्गेनिक पदार्थ को बिजली में बदलने के लिए बैक्टीरिया का इस्तेमाल किया जाता है। इन सेल्स को अलग-अलग डिज़ाइनों में बनाया जा सकता है जैसे कि एक-कक्षीय या दो कक्षीय,  पारंपरिक H-आकार के माइक्रोबियल ईंधन सेल दो-कक्ष वाले होते हैं जिनमें दो इलेक्ट्रोड (एनोड और कैथोड) होते हैं, एक प्रोटॉन-एक्सचेंज झिल्ली (PEM) ) या साल्ट ब्रिज और एक बाहरी सर्किट। एनोड चैंबर में अवायवीय स्थितियों में कार्बनिक पदार्थ होते हैं। इस कक्ष में, जीवाणु अपने खाद्य स्रोत से इलेक्ट्रॉनों को निकालने और कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीकरण करते हुए कार्बनिक अपशिष्ट पदार्थ (मल) का उपभोग करते हैं। प्रोटॉन और

 

इलेक्ट्रॉनों को बैक्टीरिया द्वारा उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित किया जाता है। एनोड पर स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों को बाहरी सर्किट के माध्यम से कैथोड में संचालित किया जाता है। कैथोड कक्ष में एक प्रवाहकीय खारे पानी का घोल होता है। बैक्टीरिया द्वारा उत्पन्न प्रोटॉन कैथोड पर मौजूद इलेक्ट्रॉनों के साथ मिलने के लिए अगले कक्ष में प्रोटॉन-एक्सचेंज झिल्ली (पीईएम) या एक नमक पुल के माध्यम से यात्रा करते हैं। नमक पुल एनोड और कैथोड कक्षों को अलग करता है, लेकिन प्रोटॉन को एक इलेक्ट्रोड कक्ष से दूसरे में जाने की अनुमति देता है।

  1. माइक्रोबियल ईंधन सेल के अनुप्रयोग

– इस प्रक्रिया में सीवेज का उपयोग जैव-विद्युत उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में किया जा सकता है।

-माइक्रोबियल फ्यूल सेल  का उपयोग विभिन्न प्रकार के अपशिष्ट जल के उपचार के लिए किया जा सकता है जैसे कि सैनिटरी अपशिष्ट, खाद्य प्रसंस्करण अपशिष्ट जल, स्वाइन अपशिष्ट जल और अन्य औद्योगिक अपशिष्ट जल।

-माइक्रोबियल फ्यूल सेल  के उपयोग से अपशिष्ट पदार्थों से एक ही समय में मीथेन और बिजली उत्पादन का उत्पादन हो सकता है।

-माइक्रोबियल फ्यूल सेल तकनीक का उपयोग प्रदूषक विश्लेषण और प्रोसेस मॉनिटरिंग की निगरानी के लिए सेंसर के रूप में किया जा सकता है।

-इस तकनीक का उपयोग फेनोल और पेट्रोलियम यौगिकों जैसे विषाक्त पदार्थों के बायोरेमेडिएशन में भी किया जा सकता है।

हालाँकि यह तकनीक अभी भी कम बिजली उत्पादन जैसे व्यावहारिक अवरोधों का सामना करती है। इस तकनीक का उपयोग करके अधिक जैव बिजली उत्पादन के लिए अभी भी अधिक शोध की आवश्यकता है।

 

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