Resumen Una celda de combustible microbiana de doble cámara con cátodo inmerso en el agua fue operada con aguas residuales domésticas para investigar la capacidad electrogénica de las bacterias anaeróbicas de una planta de tratamiento de aguas residuales municipales. Se obtuvieron diariamente curvas de potencial de celda vs. densidad de corriente, densidad de potencia vs. densidad de corriente y corriente a una resistencia fija de 100 Ω para monitorear la evolución electroquímica del sistema en función del uso del sustrato en varios ciclos de lotes. Se obtuvo una densidad de potencia máxima de 1.11 µWcm-2 después de 65 días de operación continua, una eficiencia coulombic del 7% y una disminución de la Demanda de Oxígeno Químico del 76% en el último ciclo del lote. El cultivo anaeróbico de las bacterias de la biopelícula anódica dio como resultado el aislamiento de dos bacterias Gram-positivas y dos Gram-negativas con capacidades de fermentación de azúcar divergentes, mientras que el análisis de los fragmentos del gen 16S rRNA mostró tres clones de los filos Firmicutes, Prote-Proteobacteria y α -Proteobacterias. El análisis de las imágenes de microscopia electronica de barrido reveló un aumento en la diversidad celular y la proliferación de arqueas metanogénicas al cambiar de aguas residuales sintéticas a reales. Estos resultados revelan la influencia de la concentración de sustrato y la presencia de microorganismos metanogénicos en la producción de energía en la celda de combustible microbiana, lo que sugiere que los desarrollos futuros podrían ser una contribución para el uso de esta tecnología para descontaminar las aguas residuales domésticas en las comunidades rurales.

Abstract A dual-chambered microbial fuel cell with aqueous cathode was operated with domestic wastewater to investigate the electrogenic ability of anaerobic bacteria from a municipal wastewater treatment plant. Curves of cell potential vs. current density, power density vs. current density and current at a fixed load of 100 Ω, were obtained daily to monitor the electrochemical evolution of the system as a function of substrate use in several batch cycles. A maximum power density of 1.11 μWcm-2 was obtained after 65 days of continuous operation and a coulombic efficiency of 7% and a chemical oxygen demand removal of 76% were found in the last batch cycle. Anaerobic culture of the bacteria from the anode biofilm resulted in the isolation of two Gram-positive and two Gram-negative bacteria with divergent sugar fermentation capabilities, while analysis of 16S rRNA gene fragments showed three clones from the phyla Firmicutes, δ-Proteobacteria and α- Proteobacteria. Scanning electron imaging analysis revealed an increase in cell diversity and proliferation of methanogenic archaea when changing from synthetic to real wastewater. These results reveal the influence of substrate concentration and presence of methanogenic microorganisms on the production of power in microbial fuel cells, suggesting that future developments could be a contribution for the use of this technology to decontaminate domestic wastewater in small communities.

La presencia de metales en los asfaltenos, especialmente del vanadio y níquel, puede ser una fuente de productos de valor agregado, pero representan una desventaja en las refinerías ya que no solo contaminan los productos sino que envenenan los catalizadores durante el proceso de craqueo catalítico. El objetivo de este proyecto fue el montaje de una celda electroquímica (donde se utilizó una barra de grafito como electrodo de trabajo, un alambre de Pt como contraelectrodo y un electrodo de Ag/AgNO como electrodo de referencia) para la caracterización y electrodeposición de V y Ni contenidos en los extractos resino-asfaltenicos y asfaltenos purificados de los crudos pesados. Los análisis de alta resolución antes y después de la deposición fueron: análisis elemental, FT-IR y absorción atómica. El efecto de las variables electroquímicas como potencial de trabajo, tiempo de reacción y material del electrodo en el proceso de electroreducción se evaluó por voltametría cíclica (VC) y cronoamperometría en dos medios: (I) Tetrahidrofurano y LiClO4 al 0.02 M, (II) 20% de CH3OH, 0.5 % de H3PO4, 0.1 M de LiClO4 en acetonitrilo. Los resultados obtenidos se discuten comparándolos con los obtenidos por el método tradicional de desmetalización en ambientes de digestión ácida

Heavy metals are present in porphyrins in oil asphaltenes. High content of V and Ni could be attractive to produce high value metal oxides. These metals are undesirable due to corrosion issues and catalyst contamination in cracking processes. The purpose of this project was to prepare an electrochemical cell, with graphite work electrode, wire Ag counterelectrode and a Ag/AgNO reference electrode, in order to evaluate and make the electrochemical characterization and deposition of V and Ni content in resin asphaltene concentrate and pure asphaltenes obtained from Colombian heavy oils. High resolution analytics before and after the deposition was done: elemental analysis, FT-IR, and atomic absorption. The variables as work potential, reaction time and electrode materials during the electro-reduction was evaluated by cyclic voltammetry and chronoamperommeter in two solutions: (I) Tetrahydrofuran and LiClO4 at 0.02 M, and (II) 20% CH3OH, 0.5 % H3PO4, 0.1 M LiClO4 in acetonitrile. Results are discussed compared with traditional method of demetallization by acid digestion

Neste trabalho foi estudado o efeito da composição e tratamento térmico em H2, de materiais de Pt-Rh/C com proporções atómicas Pt:Rh de 3:1, 1:1 e 1:3 e 40% em massa de metal com relação a carbono, para a oxidação de COads e a oxidação de etanol. Os catalisadores foram preparados utilizando redução química com ácido fórmico e caracterizados fisicamente pelas técnicas de energia dispersiva de raios-X (EDX), retroespalhamento de elétron (EBS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), mostrando relações Pt:Rh muito próxima às previstas, tamanhos de partícula médios similares e uma apropriada distribuição do metal sobre o suporte de carbono na micro e nano escala. Experimentos de voltametria cíclica mostraram um enriquecimento da superfície em Pt, devido à instabilidade termodinámica do sistema na temperatura experimental. A normalização das correntes foi feitas utilizando a carga de dessorção oxidativa de CO permitindo observar as diferenças entre os níveis atuais gerados exclusivamente pelos efeitos eletrônicos do Rh na Pt. O tratamento térmico dos catalisadores de Pt-Rh em uma atmosfera de H2, mostrou grande estabilidade dos materiais e também um notório incremento nos níveis de corrente para as reações de eletro-oxidação de CO e etanol. Isto sugere a necessidade de melhor explorar os efeitos dos tratamentos térmicos na eletrocatálise da reação de oxidação do etanol.

In this work we studied the effect of the composition and thermal treatment in H2 of Pt-Rh/C materials with atomic ratios close to Pt:Rh 3:1, 1:1 and 1:3 and metal loading of 40 wt. %, for the COads and ethanol oxidation. Catalysts were prepared by chemical reduction with formic acid and physically characterized by energy dispersive X-rays spectroscopy (EDX), electron backscattering (EBS) and transmission electron microscopy (TEM), showing Pt:Rh ratios close to the nominals values, similar average particle sizes and an appropriated distributions of metal on carbon support at micro and nano scale. Cyclic voltammetry experiments showed a surface enriched in Pt due to the termodinamically unstable Pt-Rh system at the experimental temperature. The currents were normalized using the charge of oxidative desorption of CO allowing to observe differences among the current levels generated exclusively by the Rh electronic effects on the Pt. The thermal treatments of the Pt-Rh catalysts in a hydrogen atmosphere showed greater stability of the materials and notorious increases of the current levels for CO and ethanol electro-oxidation reactions. This suggests the necessity of better exploring the effects of thermal treatments in the electrocatalysis of the ethanol oxidation reaction.

Este trabalho descreve a preparação e caracterização de ligas dispersas de Pt-Ru sobre carbono de alta área superficial, as quais foram avaliadas para a oxidação de CO em eletrodos de disco rotatório/camada fina porosa e para a oxidação de hidrogênio em células a combustível de eletrólito polimérico alimentadas com hidrogênio contendo 100 ppm de CO. Tratamentos térmicos (H2, 300 °C) aplicados aos catalisadores melhoram a tolerância a pequenas quantidades de CO e, em alguns casos, reduzem o potencial necessário para promover a oxidação de CO durante a varredura do potencial. Sob condições operacionais em uma célula a combustível na presença de CO, foi observado que os melhores resultados foram obtidos quando a liga Pt-Ru/C foi preparada por redução simultânea dos íons Pt (IV) e Ru (III), diferentemente da redução seqüencial.

This work describes the preparation and characterization of Pt-Ru alloys dispersed on high surface area carbon, which were evaluated for CO oxidation on thin porous coating rotating disk electrodes and for hydrogen oxidation on polymer electrolyte fuel cells fed with hydrogen containing 100 ppm CO. A thermal treatment (H2, 300 ºC) applied to the catalysts improves the tolerance to small quantities of CO and, in some cases, reduces the potential necessary to promote the CO oxidation during a linear potential scan. Under operational conditions in a fuel cell in the presence of CO it was observed that the best results were obtained when the Pt-Ru/C alloy was prepared by simultaneous reduction of the ions Pt (IV) and Ru (III), as opposed to a sequential reduction.