Producción de bioelectricidad utilizando nanofibras duales de TiO2/carbón como electrodo de una celda de combustible microbiana

RESUMEN En este trabajo se presenta el desarrollo de un novedoso material compuesto por redes de nanofibras duales de TiO2(rutilo)-C(semigrafito)/C(semigrafito), con interesantes características morfológicas y propiedades eléctricas. Los resultados obtenidos de voltamperometría cíclica (CV), espectroscopía de impedancia electroquímica (IES) y conductividad eléctrica demuestran que este material cuenta con las características necesarias para aplicarse como ánodo en una celda de combustible microbiana. La morfología de este material fue comprobada por microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), mientras que la composición química de las nanofibras fue claramente observada por espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDXS), y su análisis cristalográfico se llevó a cabo por difracción de rayos X (DRX) y difracción de electrones de área selecta (SAED). Este material nanoestructurado con alta área superficial es biocompatible y puede hospedar una densa biopelícula de E. coli K12 electroactivadas. El desempeño del electrodo anódcio se evaluó por amperometría, y se generó biocatalíticamente una densidad de corriente de 800 mA/cm2. ABSTRACT In summary, we present a novel material composed of dual nanofibers of TiO2(rutile)-C(semi-graphitic)/C(semi-graphitic) with interesting morphological and electrical properties. Based on the results obtained by cyclic voltammetry (CV), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) analyses and electrical conductivity, it was shown that the material is suitable for application as the anodic material in a microbial fuel cell. Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) confirmed the morphology of these materials; while the difference in composition between the fibers forming the dual fibers was clearly observed by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDXS), and the crystallinity of nanofibers was evident in the results obtained from the X-Ray Diffraction (XRD) and Selected Area Electron Diffraction (SAED) studies. This nanostructured material with high superficial area is biocompatible and can host a dense biofilm of electroactivated E. coli. The anodic electrode performance was evaluated by cronoamperometry. The maximum current density obtained in these conditions was 800 mA/cm2