Soil Microbial Fuel Cells (SMFCs)- ဒီဇိုင်းသစ်သည် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် တောင်သူများကို အကျိုးပြုနိုင်သည် 

Soil Microbial Fuel ၊ ဆဲလ်တွေ (SMFCs) သည် မြေဆီလွှာတွင် သဘာဝအလျောက်ဖြစ်ပေါ်နေသော ဘက်တီးရီးယားများကို လျှပ်စစ်ဓာတ်အားထုတ်လုပ်ရန် အသုံးပြုသည်။ ရေရှည်ဗဟိုချုပ်ကိုင်မှုလျှော့ချထားသော ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်အရင်းအမြစ်တစ်ခုအနေဖြင့်၊ SMFCs များသည် အမျိုးမျိုးသောပတ်ဝန်းကျင်အခြေအနေများကို အချိန်နှင့်တစ်ပြေးညီ စောင့်ကြည့်စစ်ဆေးရန်အတွက် SMFCs များကို စဉ်ဆက်မပြတ်အသုံးပြုနိုင်သည့်အပြင် တိကျမှုကြီးထွားမှုကိုလည်း အထောက်အကူပြုနိုင်သည်။ စိုက်ပျိုးရေး နှင့် စမတ်မြို့များ။ သို့သော်လည်း ရာစုနှစ်တစ်ခုကျော် တည်ရှိနေသော်လည်း၊ SMFCs ၏ လက်တွေ့ကျသော အသုံးချမှုမှာ ပါဝါထွက်ရှိမှု မညီမညွတ်ဖြစ်နေခြင်းကြောင့် တည်ရှိနေခြင်းမရှိပေ။ လက်ရှိတွင် မြင့်မားသော အစိုဓာတ်ရှိသော ရေစိုသော အခြေအနေများအပြင်တွင် လျှပ်စစ်ဓာတ်အား တသမတ်တည်း ထုတ်ပေးနိုင်သည့် SMFC မရှိပါ။ မကြာသေးမီက လေ့လာမှုတစ်ခုတွင် သုတေသီများသည် မတူညီသော ဒီဇိုင်းဗားရှင်းများကို ဖန်တီးခဲ့ပြီး ဒေါင်လိုက်ဆဲလ်ဒီဇိုင်းသည် စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေပြီး SMFCs များသည် မြေဆီလွှာအစိုဓာတ်ပြောင်းလဲမှုများကို ပိုမိုခံနိုင်ရည်ရှိစေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။   

ပိုးမွှား လောင်စာဆဲလ် (MFCs) များသည် ဓာတုနှောင်ကြိုးများအတွင်း စွမ်းအင်အဖြစ် ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် လျှပ်စစ်ထုတ်လုပ်သည့် ဇီဝဓာတ်ပေါင်းဖိုများဖြစ်သည်။ အော်ဂဲနစ် ဒြပ်ပေါင်းများကို ရောဂါပိုးမွှားများဖြင့် biocatalysis ဖြင့် လျှပ်စစ်စွမ်းအင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးသည်။ အောက်ဆီဂျင်နှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်းယွန်းတို့ ပေါင်းစပ်ထားသည့် ဘက်တီးရီးယားဓာတ်တိုးခြင်းဖြင့် အန်နိုအကန့်အတွင်းမှ ထုတ်လွှတ်သော အီလက်ထရွန်များကို cathode သို့ လွှဲပြောင်းပေးသည်။  

ဥပမာအားဖြင့်၊ အေရိုးဗစ်အခြေအနေအောက်တွင် ဇီဝဓာတုတုံ့ပြန်မှုများမှာ acetate သည် အောက်ပါတို့ဖြစ်သည်- 

anode ပေါ်တွင် oxidation တစ်ဝက်-တုံ့ပြန်မှု 

CH₃COO^- + 3H₂O → CO₂ +HCO₃^- + 8H⁺ +8e^-  

cathode ပေါ်ရှိ တစ်ဝက်တုံ့ပြန်မှု လျှော့ချခြင်း။ 

2 အို ₂ + ၃ H ⁺ ၂ ကြိမ်မြောက် ^-   H 4 H ₂ O 

anaerobic ပတ်၀န်းကျင်တွင် MFC များသည် လျှပ်စစ်ထုတ်လုပ်ရန် ဇီဝအမှိုက်များကို အလွှာအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်သည်။ 

MFCs များသည် သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ ပြဿနာများကို ဖြေရှင်းချက်အဖြစ် ဆောင်ရွက်နိုင်ရန် အလားအလာရှိသော ရေရှည်တည်တံ့သော စွမ်းအင်၊ ကမ္ဘာကြီးပူနွေးလာမှု နှင့် ဇီဝအမှိုက်စီမံခန့်ခွဲမှု။ စိမ်းလန်းသောအခြေခံအဆောက်အဦများ၊ မြက်ခင်းပြင်များ၊ စိုစွတ်သောမြေများ သို့မဟုတ် မြေအောက်ကဲ့သို့သော စိမ်းလန်းသောအခြေခံအဆောက်အဦများ၊ မြက်ခင်းပြင်များ သို့မဟုတ် မြေအောက်ရှိ ဓာတုဘက်ထရီများနှင့် ဆိုလာပြားများသည် မျှော်မှန်းချက်မပြည့်မီသော ပုံမှန်ဓာတုဘက်ထရီများနှင့် ဆိုလာပြားများကို အသုံးချရန်အတွက် ခိုင်မာသော case တစ်ခုရှိသည်။ ဤနေရာများတွင် ဆိုလာပြားများသည် ညဘက်တွင် အလုပ်မလုပ်ဘဲ ဓာတုဗေဒ ပါ၀င်နေချိန်တွင် အညစ်အကြေးများ သို့မဟုတ် အသီးအရွက်များဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားသည်။ ဘက်ထရီ ပတ်ဝန်းကျင်သို့ စိမ့်ဝင်သွားသည်။ Soil Microbial Fuel ၊ ဆဲလ်တွေ (SMFCs) သည် စွမ်းအင်နည်းသော စက်ပစ္စည်းများကို စွမ်းအင်နည်းပါးစေရန်အတွက် စိုက်ပျိုးရေး၊ မြက်ခင်းပြင်၊ သစ်တောနှင့် မြေရိုင်းများ အစရှိသည့် ဒေသများတွင် ရေရှည်တည်တံ့သော စွမ်းအင်အရင်းအမြစ်အဖြစ် လာပါသည်။  

Soil Microbial Fuel Cells (SMFCs) များသည် လျှပ်စစ်ထုတ်လုပ်ရန် မြေဆီလွှာတွင် သဘာဝအတိုင်း ဖြစ်ပေါ်နေသော ဘက်တီးရီးယားများကို အသုံးပြုသည်။ အကောင်းဆုံးအခြေအနေများတွင် SMFC များသည် ဗို့အား 200 mV ဖြင့် 731 μW အထိ ပါဝါထုတ်ပေးနိုင်သည်။ ရေရှည်၊ ဗဟိုချုပ်ကိုင်မှုလျှော့ချထားသော ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်ရင်းမြစ်တစ်ခုအနေဖြင့်၊ အမျိုးမျိုးသောပတ်ဝန်းကျင်အခြေအနေများကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ စောင့်ကြည့်လေ့လာရန်နှင့် လမ်းညွှန်မူဝါဒအတွက် SMFCs များကို စဉ်ဆက်မပြတ်အသုံးပြုနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ ယင်းတို့သည် စမတ်မြို့ကြီးများ၏ ကြီးထွားမှုကိုလည်း အထောက်အကူပြုနိုင်သည်။ ခြံ.  

သို့သော်၊ ရာစုနှစ်တစ်ခုကျော် တည်ရှိနေသော်လည်း၊ မြေပြင်အဆင့်တွင် SMFCs များကို လက်တွေ့အသုံးချမှုမှာ အလွန်အကန့်အသတ်ရှိသည်။ လက်ရှိတွင် မြင့်မားသော အစိုဓာတ်ရှိသော ရေစိုသော အခြေအနေများအပြင်တွင် လျှပ်စစ်ဓာတ်အား တသမတ်တည်း ထုတ်ပေးနိုင်သည့် SMFC မရှိပါ။ ဓာတ်အားထွက်ရှိမှု မညီမညွတ်ဖြစ်ရခြင်းမှာ ပတ်ဝန်းကျင်အခြေအနေ၊ မြေဆီလွှာအစိုဓာတ်၊ မြေအမျိုးအစားများ၊ မြေဆီလွှာတွင်နေထိုင်သော အဏုဇီဝပိုးမွှားများ စသည်တို့တွင် ကွဲပြားမှုများကြောင့် ဖြစ်ရသော်လည်း မြေဆီလွှာအစိုဓာတ်ပြောင်းလဲမှုသည် ဓာတ်အားထွက်ရှိမှု၏ ညီညွတ်မှုအပေါ် အများဆုံးသက်ရောက်မှုရှိသည်။ ဆဲလ်များသည် လုံလောက်သော ရေဓာတ်နှင့် အောက်ဆီဂျင်ဓာတ် ပြည့်ဝနေရန် လိုအပ်ပြီး တစ်သမတ်တည်း စွမ်းအင်ထွက်ရှိရန် လိုအပ်ပြီး ခြောက်သွေ့သော အညစ်အကြေးများကို မြေအောက်၌ မြှုပ်ထားသည့်အခါ ခက်ခဲသည့် ပြဿနာတစ်ခု ဖြစ်လာနိုင်သည်။   

ဒေါင်လိုက်ဆဲလ်ဒီဇိုင်းသည် စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေပြီး SMFCs များသည် မြေဆီလွှာအစိုဓာတ်ပြောင်းလဲမှုများကို ပိုမိုခံနိုင်ရည်ရှိစေသည်။  

မကြာသေးမီက လေ့လာမှုတစ်ခု (SMFC ဖြန့်ကျက်မှုဒေတာ ကိုးလကို ပေါင်းစပ်ထားသည့် 2 နှစ်ကြာ ထပ်တလဲလဲ ဒီဇိုင်းလုပ်ငန်းစဉ်တွင် ပါ၀င်သည်) သည် ယေဘုယျဒီဇိုင်းလမ်းညွှန်ချက်များသို့ ရောက်ရှိရန် ဆဲလ်ဒီဇိုင်းများကို စနစ်တကျ စမ်းသပ်ခဲ့သည်။ သုတေသနအဖွဲ့သည် cathode နှင့် anode နှစ်ခုလုံးသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု အပြိုင်ဖြစ်နေသည့် ရိုးရာဒီဇိုင်းအပါအဝင် မတူညီသောဗားရှင်းလေးခုကို ဖန်တီးပြီး နှိုင်းယှဉ်ခဲ့သည်။ လောင်စာဆဲလ်၏ဒေါင်လိုက်ဒီဇိုင်း (ဗားရှင်း 3- anode orientation horizontal & cathode orientation perpendicular) သည် စွမ်းဆောင်ရည်အကောင်းဆုံးဖြစ်ကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ရေမြုပ်နေသောအခြေအနေမှ အတန်ငယ်ခြောက်သွေ့သောအခြေအနေအထိ အစိုဓာတ်အကွာအဝေးတွင် ကောင်းစွာအလုပ်လုပ်သည်။  

ဒေါင်လိုက်ပုံစံတွင်၊ ဘက်တီးရီးယားမှထုတ်လွှတ်သော အီလက်ထရွန်များကို ဖမ်းယူရန် ကာဗွန်ဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော anode သည် မြေမျက်နှာပြင်နှင့်အညီအမျှ စိုစွတ်သောမြေဆီလွှာတွင် နစ်မြုပ်နေပြီး cathode (ဓာတ်မတည့်သော၊ လျှပ်ကူးနိုင်သောသတ္တုဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော) cathode သည် မြေကြီးပေါ်တွင် အလျားလိုက် anode ပေါ်တွင် ဒေါင်လိုက်ထိုင်နေပါသည်။ အောက်ဆီဂျင်ကို လျှော့ချပြီး တစ်ဝက်လောက် တုံ့ပြန်မှုအတွက် အလွယ်တကူ ရရှိနိုင်သော အဆင့်။  

ဆဲလ်ရေမြုပ်သွားသောအခါ ဒီဇိုင်းအတွက် ပါဝါအထွက်သည် သိသိသာသာ မြင့်မားသည်။ ၎င်းသည် ရေအောက်အခြေအနေမှ အတန်ငယ်ခြောက်သွေ့သည်အထိ ကောင်းမွန်စွာ လည်ပတ်နိုင်သော်လည်း ၎င်းတွင် 41% ထုထည်ရှိသော ရေပါဝင်မှု (VWC) လိုအပ်ချက် မြင့်မားနေဆဲဖြစ်သည်။  

ဤလေ့လာမှုသည် SMFCs ၏ ဒီဇိုင်းပုံစံကဏ္ဍနှင့် စပ်လျဉ်းပြီး အစိုဓာတ်ပြောင်းလဲမှုများကို ခံနိုင်ရည်ရှိမှုနှင့် လိုက်လျောညီထွေရှိမှုနှင့် ခံနိုင်ရည်ရှိမှုတို့ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေမည့် မေးခွန်းကို ဖြေကြားထားသည်။ စာရေးဆရာများသည် ဒီဇိုင်းများ၊ သင်ခန်းစာများနှင့် သရုပ်ဖော်ကိရိယာများအားလုံးကို အများပြည်သူအား အသုံးပြုရန်နှင့် တည်ဆောက်ရန်အတွက် ထုတ်ပေးလိုက်ပြီဖြစ်သောကြောင့်၊ ၎င်းသည် မကြာမီကာလအတွင်း တိကျစွာစိုက်ပျိုးရေးကဲ့သို့သော နယ်ပယ်အသီးသီးတွင် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သောအသုံးချပရိုဂရမ်များသို့ ဘာသာပြန်ဆိုနိုင်မည်ဖြစ်သည်။  

*** 

ကိုးကား:  

1. Vishwanathan AS၊ 2021။ အဏုဇီဝလောင်စာဆဲလ်- စတင်သူများအတွက် ပြည့်စုံသော ပြန်လည်သုံးသပ်ချက်။ 3 ဇီဝနည်းပညာ။ 2021 မေလ; 11(5): 248။ အွန်လိုင်း 01 မေ 2021 တွင် လွှင့်တင်ခဲ့သည်။ DOI- https://doi.org/10.1007/s13205-021-02802-y 

2. ဆယ်ဘီ၊ et al 2024။ မြေဆီလွှာစွမ်းအင်သုံးတွက်ချက်ခြင်း- လက်တွေ့ကျမြေဆီလွှာ အဏုဇီဝလောင်စာဆဲလ်ဒီဇိုင်းအတွက် အင်ဂျင်နီယာ၏လမ်းညွှန်။ Published: 12 January 2024. အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှု၊ မိုဘိုင်း၊ ဝတ်ဆင်နိုင်သော နှင့် နေရာအနှံ့ နည်းပညာများဆိုင်ရာ ACM ၏ လုပ်ဆောင်မှုများ။ အတွဲ ၇ စာစောင် ၄ အပိုဒ်ခွဲ အမှတ်- ၁၉၆ စ ၁–၄၀။ DOI- https://doi.org/10.1145/3631410 

3. Northwestern တက္ကသိုလ်။ သတင်း- ဖုန်-စွမ်းအင်သုံး လောင်စာဆဲလ်သည် ထာဝရလည်ပတ်နေသည်။ 12 January 2024 တွင် တင်ခဲ့သည်။ Available at https://news.northwestern.edu/stories/2024/01/dirt-powered-fuel-cell-runs-forever/ 

***