Mikrobiyal yakıt hücrelerinde (MYH) kullanılmak üzere Zn (çinko), Co (kobalt), Fe (demir) içeren metal organik kafes yapıların (MOFs) sentezi ve karakterizasyonu

Yüksek yüzey alanı, değişken işlevsellikler ve yapısal çeşitlilik, kararlılık ve gözenekli yapı gibi özellikleri sayesinde metal organik kafesler (MOFs), Mikrobiyal Yakıt Hücresi (MYH) katot katalizörleri olarak kullanılabilir. Bu çalışmada, çinko (Zn), kobalt (Co) ve demirin (Fe) metal tuzlarından, fumarik asit, tereftalik asit, 2-aminotereftalik asit ve 2-metilimidazol gibi organik bağlayıcılardan kolay ve enerji verimli sonokimyasal ve oda sıcaklığında sentez metotlarıyla MOF yapılar sentezlendi. Metal katkılamanın, kullanılan metal tuzunun, reaktant molar oranlarının ve konsantrasyonlarının MOF yapıları üzerindeki etkisi araştırılmış ve oluşan malzemeler Taramalı Elektron Mikroskobu/Enerji Dağılımlı XIşını Analizi (SEM/EDX) ve X-Işını Kırınım Analizi (XRD) ile incelenmiştir. Elde edilen MOF yapılarının MYH katot katalizörü olarak uygulanabilirliği karbon siyahı (CB) ve bağlayıcı olarak polivinil alkol (PVA) içeren bulamaçlar hazırlanarak paslanmaz çelik ağ (stainless-steel mesh, SSM) akım toplayıcıları üzerine kaplanarak ilk kez incelenmiştir. Kaplanmış SSM morfolojileri SEM, elektrokimyasal özellikleri ise Kronopotansiyometri ve Dönüşümlü Voltametri (CV) ile gerçekleştirilmiştir. CV analizlerinde en iyi oksijen indirgenme performansı %80 ZIF-L/%10 CB/%10 PVA içeren bulamaç ile kaplanmış SSM ile gözlenmiştir. ZIF-8/CB/PVA, ZIF-L/CB/PVA, Zn-katkılı ZIF-67/CB/PVA ve MIL88A/CB/PVA kompozit kaplamalarına sahip katotlar E. Coli K-12 ile aşılanmış iki bölmeli MYH'lerinde kullanılarak performansları Açık Devre Gerilimi (OCV), Doğrusal Taramalı Voltametri (LSV) ve Elektrokimyasal İmpedans Spektroskopi (EIS) ile araştırılmış ve %80 ZIF-L/%10 CB/%10 PVA içeren kaplamaya sahip katotlu MYH, en düşük yük aktarım direncini ve en yüksek akım yoğunluğunu göstermiştir.