Abstract

The depletion of conventional energy sources has motivated countries to shift towards renewable and eco-friendly sources of energy. One of the major global energy consumers is wastewater treatment facilities, particularly biological processes. The microbial fuel cell (MFC) is an emerging biotechnology that has been proven to be able to treat a wide range of wastewaters while generating electricity. However, after two decades of extensive research, the MFC technology remains mostly trapped in laboratory experimentations studying its performance and potential improvements. Moving towards the commercialization of MFC technology, multiple studies have focused on its actual performance under realistic conditions, i.e., large-scale continuous operation. Scaling up MFCs has been tested by increasing the unit size, stacking individual cells, and/or using multiple electrodes. As more research had been carried out in this area, the aim of the present article is to review the various designs and configurations of continuous scaled-up experiments from treatment, power generation, and applicability perspectives. This review compiles more than one hundred research studies on continuous scalable MFCs. The key operation parameters, including the hydraulic retention time and organic loading rate, are thoroughly discussed to obtain practical optimum ranges in comparison to conventional treatment processes. The various scaled-up cell materials and configurations are analyzed and correlated to their reported performance. Design guidelines for process variables and system components/configurations are suggested, and relevant research gaps and challenges are identified.

中文翻译：

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微生物燃料电池的连续和可扩展应用：严格审查

摘要

常规能源的枯竭促使各国转向可再生和生态友好型能源。全球主要能源消耗者之一是废水处理设施，尤其是生物过程。微生物燃料电池（MFC）是一种新兴的生物技术，已被证明能够在发电的同时处理各种废水。但是，经过二十年的广泛研究，MFC技术仍然大部分被困在研究其性能和潜在改进的实验室实验中。走向MFC技术的商业化，多项研究都集中在其在现实条件下（即大规模连续运行）下的实际性能。通过扩大单位尺寸，堆叠单个单元格，和/或使用多个电极。随着在该领域进行的更多研究，本文的目的是从处理，发电和适用性的角度审查连续放大实验的各种设计和配置。这篇综述汇编了有关连续可扩展MFC的一百多项研究。与常规处理工艺相比，对关键操作参数（包括水力停留时间和有机负荷率）进行了全面讨论，以获得实用的最佳范围。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。随着在该领域进行的更多研究，本文的目的是从处理，发电和适用性的角度审查连续放大实验的各种设计和配置。这篇综述汇编了有关连续可扩展MFC的一百多项研究。与常规处理工艺相比，对关键操作参数（包括水力停留时间和有机负荷率）进行了全面讨论，以获得实用的最佳范围。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。随着在该领域进行的更多研究，本文的目的是从处理，发电和适用性的角度审查连续放大实验的各种设计和配置。这篇综述汇编了有关连续可扩展MFC的一百多项研究。与常规处理工艺相比，对关键操作参数（包括水力停留时间和有机负荷率）进行了全面讨论，以获得实用的最佳范围。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。本文的目的是从处理，发电和适用性的角度审查连续放大实验的各种设计和配置。这篇综述汇编了有关连续可扩展MFC的一百多项研究。与常规处理工艺相比，对关键操作参数（包括水力停留时间和有机负荷率）进行了全面讨论，以获得实用的最佳范围。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。本文的目的是从处理，发电和适用性的角度审查连续放大实验的各种设计和配置。这篇综述汇编了有关连续可扩展MFC的一百多项研究。与常规处理工艺相比，对关键操作参数（包括水力停留时间和有机负载率）进行了全面讨论，以获得实用的最佳范围。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。发电和适用性的观点。这篇综述汇编了有关连续可扩展MFC的一百多项研究。与常规处理工艺相比，对关键操作参数（包括水力停留时间和有机负载率）进行了全面讨论，以获得实用的最佳范围。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。发电和适用性的观点。这篇综述汇编了有关连续可扩展MFC的一百多项研究。与常规处理工艺相比，对关键操作参数（包括水力停留时间和有机负载率）进行了全面讨论，以获得实用的最佳范围。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。全面讨论了与常规处理方法相比可获得最佳实际范围的方法。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。全面讨论了与常规处理方法相比可获得最佳实际范围的方法。分析各种按比例放大的电池材料和配置，并将其与报告的性能相关联。建议过程变量和系统组件/配置的设计指南，并确定相关的研究差距和挑战。