Celda de combustible microbiano

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COAHUILA

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

“Evaluación de una celda de combustible microbiano usando E.coli como catalizador en el compartimiento anódico”

Alumno
Q.F.B. Guillermo Sámano Pérez
Director de tesis
Dr. Antonio Rodríguez de la Garza
Co-Director
Dr. Leopoldo Javier Ríos González
Asesor
Dr. José Gerardo Gaona LozanoSaltillo, Coahuila a Febrero 2011

Evaluación de una celda de combustible de microbiana usando E. colicomo catalizador en el compartimento anódico.

INTRODUCCIÓN
Antecedentes.
Concepto de celda de combustible.
Una celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a un acumulador o batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuenteexterna de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. A diferencia de una batería, en la cual los electrodos reaccionan de acuerdo a la carga de ésta, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables. En la actualidad existen diversos tipos de celdas de combustible que van desde lapilas alcalinas, las celdas de zinc, las celdas de combustible de membrana de intercambio protónico, hasta las celdas de combustible microbianas.

Históricamente el concepto de celda de combustible no es nuevo. El principio de funcionamiento de la célula de combustible fue descrito por primera vez por Friedrich Schönbein en 1838 y en 1839 Sir William Grove logro implementar de forma exitosa porprimera ocasión una celda de combustible.

El primer trabajo relacionado con celda de combustible en la cual la actividad microbiana era la responsable de la generación de electricidad a través de un proceso bioquímico fue descrito en 1911 por Potter (10). Después de esta primera experiencia exitosa fueron pocas las investigaciones orientadas a este campo que le sucedieron (10). Fue hasta ladécada de los 70 (22) que las celdas de combustible bioquímicas fueron nuevamente investigadas y a principio de la década de los 90’s (8), fue usado un sistema de celdas de combustible microbianas (CCM) para la generación de electricidad a partir de un proceso de tratamiento de agua residual doméstica. Siendo este último caso el cual provee de una solución integral a dos problemas que aquejan a lassociedades modernas como son el caso de tratamiento y disposición de residuos y obtención de fuentes de energía alternas, los cuales son piezas claves en el desarrollo sustentable.

Celdas de combustible microbianas.
Entre las distintas celdas de combustible que existen actualmente, las CCM´s son las que cuentan con un mayor potencial a largo plazo. A diferencia de las celdas de combustible queemplean hidrógeno o alcoholes como combustible, las celdas de combustible microbianas emplean únicamente productos o materia orgánica como sustrato para los microorganismos, los cuales usan esta materia orgánica como donador de electrones para llevar a cabo sus distintos procesos metabólicos, generando así un corriente eléctrica. Una de las características más distintivas de las celdas decombustible microbianas son que las reacciones en los electrodos son controladas mediante biocatálisis, como son los casos de las reacciones redox, las cuales son llevadas a cabo por enzimas (21). En una CCM los microorganismos no transfieren directamente los electrones producidos a su aceptor terminal, sino que éstos son desviados hacia el ánodo. Esta transferencia puede ocurrir de varias formas,...
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