KR102343270B1 - Method for producing hydrogen using makgeolli wastewater and microbial electrolysis cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미생물 전기분해 전지를 이용하여 막걸리 폐수로부터 수소를 생산하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법을 이용하면 버려지는 막걸리 폐수로부터 고효율, 고순도의 수소 가스를 생산할 수 있다.The present invention relates to a method for producing hydrogen from makgeolli wastewater using a microbial electrolysis cell, and by using the method, high efficiency and high purity hydrogen gas can be produced from discarded makgeolli wastewater.

Description

막걸리 폐수 및 미생물 전기분해 전지를 이용한 수소 생산 방법{METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN USING MAKGEOLLI WASTEWATER AND MICROBIAL ELECTROLYSIS CELL}METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN USING MAKGEOLLI WASTEWATER AND MICROBIAL ELECTROLYSIS CELL

본 발명은 미생물 전기분해 전지를 이용하여 막걸리 폐수로부터 수소를 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing hydrogen from makgeolli wastewater using a microbial electrolysis cell.

최근 재생 불가능한 화석연료의 매장량 감소로 인해 재생 가능한 자원의 재이용이 많은 주목을 받고 있으며, 특히 환경오염 문제를 해결하기 위해 청정 및 고효율의 에너지원들이 전 세계적으로 개발되고 있다. 이들 중에 수소 에너지는 화석연료를 대체할 청정 그린 에너지원으로 여겨지고 있다. 수소는 환경적으로 깨끗한 에너지 연료로 기후변화에 악영향을 미치는 온실가스 발생을 감소시킬 수 있기 때문에 미래의 에너지원으로서의 큰 잠재력을 갖고 있다.Recently, due to the decrease in the reserves of non-renewable fossil fuels, the reuse of renewable resources is receiving a lot of attention, and in particular, clean and high-efficiency energy sources are being developed worldwide to solve the environmental pollution problem. Among them, hydrogen energy is considered as a clean green energy source to replace fossil fuels. Hydrogen is an environmentally clean energy fuel and has great potential as a future energy source because it can reduce the generation of greenhouse gases that adversely affect climate change.

이에 수소 생산의 고효율화를 위해 미생물 전기분해 전지(microbial electrolysis cell, MEC) 기술이 주목받고 있다. 미생물 전기분해 전지 기술은 전기화학 활성 미생물(전자방출균, exoelectrogens)을 이용하여 생분해성 유기물을 수소 가스로 전환하는 기술이다. 전기화학 활성 미생물이 유기물을 혐기성 산화시키면 전자가 발생하여 산화전극(anode)으로 이동하고, 회로에 전위를 가하면 전자는 환원전극(cathode)로 이동한 후 프로톤(proton)을 환원시켜 수소 기체를 생성한다.Accordingly, microbial electrolysis cell (MEC) technology is attracting attention for high efficiency of hydrogen production. Microbial electrolysis cell technology is a technology that converts biodegradable organic matter into hydrogen gas using electrochemically active microorganisms (electron-emitting bacteria, exoelectrogens). When electrochemically active microorganisms anaerobically oxidize organic matter, electrons are generated and moved to the anode. When an electric potential is applied to the circuit, electrons move to the cathode and reduce protons to generate hydrogen gas. do.

그러나 현재 개발된 미생물 전기분해 전지는 장시간 작동하면 메탄 및 이산화탄소 가스가 발생하여 전기분해 전지의 성능이 현저하게 떨어지는 단점이 있다.However, the currently developed microbial electrolysis cell generates methane and carbon dioxide gas when operated for a long time, and thus the performance of the electrolysis cell is remarkably deteriorated.

1. 대한민국 등록특허 제10-1232454호1. Republic of Korea Patent No. 10-1232454

본 발명의 목적은 막걸리 폐수를 사용하여 고효율, 고순도로 수소 가스를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing hydrogen gas with high efficiency and high purity using makgeolli wastewater.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은 하기 단계를 포함하는 수소 생산 방법을 제공한다:In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a method for producing hydrogen comprising the steps of:

(a) 생물막이 형성된 산화전극 및 수소 환원전극이 구비된 미생물 전기분해 전지에 활성 오니와 아세테이트를 함유하는 기질의 혼합물을 공급하는 단계;(a) supplying a mixture of a substrate containing active sludge and acetate to a microbial electrolysis cell equipped with an anode and a hydrogen cathode on which a biofilm is formed;

(b) 외부 인가 전압을 가하면서 미생물 전기분해 전지를 운용하는 단계; 및(b) operating a microbial electrolysis cell while applying an external applied voltage; and

(c) 막걸리 폐수를 기질로 공급하는 단계.(c) supplying makgeolli wastewater as a substrate.

본 발명자들은 막걸리 생산 과정에서 버려지는 막걸리 폐수의 활용법을 연구한 결과, 상기와 같이 수소 생산에 활용하는 방법을 고안하였다. 막걸리 폐수는 유기물의 함량이 높고, 제조 과정상 화학약품의 사용이 적어서 유해물질이 적으므로 미생물 연료 전지의 기질로 사용될 수 있다.The present inventors have studied a method for utilizing makgeolli wastewater discarded during the production of makgeolli, and devised a method for using it for hydrogen production as described above. Makgeolli wastewater can be used as a substrate for microbial fuel cells because the content of organic matter is high and the use of chemicals is small in the manufacturing process, so there are few harmful substances.

본 명세서에 사용된 용어, "미생물 전기분해 전지(microbial electrolysis cell, MEC)"는 전기화학 활성 미생물을 사용하여 생분해성 유기물을 수소 가스로 전환하는 기술을 말한다. 기질 내에 포함된 유기물이 미생물에 의해 혐기성 산화되어 전자가 발생하고, 이 전자가 산화전극 (anode)으로 이동한 후 회로에 전위를 가하면 전자가 환원전극으로 이동하여 프로톤(proton)을 환원시켜 수소 기체가 발생하게 된다.As used herein, the term "microbial electrolysis cell (MEC)" refers to a technology for converting biodegradable organic matter into hydrogen gas using electrochemically active microorganisms. The organic matter contained in the substrate is anaerobically oxidized by microorganisms to generate electrons, and when an electric potential is applied to the circuit after the electrons move to the anode, the electrons move to the reduction electrode and reduce protons to hydrogen gas will occur

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 수소 생산 방법은 (a) 단계 이전에 산화전극에 생물막을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로 산소 환원전극을 사용한 MEC에 1 kΩ의 외부 저항을 걸어준 상태에서 일정한 전압이 생성될 때까지 미생물 연료전지(microbial fuel cells, MFC) 모드로 운용하여 산화전극에 생물막을 형성시킬 수 있다. 사용할 수 있는 기질 및 접종원은 하기 실시예에 기재하였다.According to one embodiment of the present invention, the hydrogen production method may further include the step of forming a biofilm on the anode before step (a). Specifically, it is possible to form a biofilm on the anode by operating in a microbial fuel cell (MFC) mode until a constant voltage is generated in a state where an external resistance of 1 kΩ is applied to the MEC using the oxygen cathode. Substrates and inoculums that can be used are described in the Examples below.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 산화전극에 생물막이 형성되면 산소 환원전극을 수소 환원전극으로 교체하여 상기 (a) 단계를 수행할 수 있고, 이후 외부 인가 전압을 가하여 수소 생산을 위한 미생물 전기분해 전지를 운용할 수 있다(단계 b). 미생물 전기분해 전지를 운용하여 전류가 안정되면 상기 (c) 단계를 수행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when a biofilm is formed on the anode, the step (a) can be performed by replacing the oxygen cathode with a hydrogen cathode, and thereafter, an external applied voltage is applied to the microbial electrolysis for hydrogen production. The battery can be operated (step b). When the current is stabilized by operating the microbial electrolysis cell, step (c) can be performed.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 막걸리 폐수를 미생물 전기분해 전지의 기질로 사용하려면 전기 전도도를 높여야 한다. 따라서, 본 발명에서는 막걸리 폐수를 인산 완충액으로 희석하여 사용하며, 막걸리 폐수를 인산 완충액으로 0.5배 내지 5배, 바람직하게는 0.8배 내지 3배, 가장 바람직하게는 0.9배 내지 1.5배로 희석하여 사용할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in order to use makgeolli wastewater as a substrate for a microbial electrolysis cell, it is necessary to increase the electrical conductivity. Therefore, in the present invention, makgeolli wastewater is diluted with phosphate buffer and used, and makgeolli wastewater is diluted with phosphate buffer by 0.5 to 5 times, preferably 0.8 to 3 times, and most preferably 0.9 to 1.5 times. have.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 막걸리 폐수를 기질로 하여 미생물 전기분해 전지를 운용할 때 외부 인가 전압은 0.3 내지 1.5 V로 가해질 수 있으며, 바람직하게는 0.5 V 내지 1.0 V, 더욱 바람직하게는 0.6 V 또는 0.8 V로 가해질 수 있다. 상기 외부 인가 전압 조건에서 미생물 전기분해 전지는 수소 발생률이 0.7 내지 3.0 ㎥/㎥/d일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when operating a microbial electrolysis cell using makgeolli wastewater as a substrate, an externally applied voltage may be applied to 0.3 to 1.5 V, preferably 0.5 V to 1.0 V, more preferably 0.6 V or 0.8 V can be applied. In the external applied voltage condition, the microbial electrolysis cell may have a hydrogen generation rate of 0.7 to 3.0 m 3 /m 3 /d.

본 발명의 수소 생산 방법을 이용하면 버려지는 막걸리 폐수로부터 고효율, 고순도의 수소 가스를 생산할 수 있다.By using the hydrogen production method of the present invention, it is possible to produce high-efficiency, high-purity hydrogen gas from the waste water of makgeolli.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 일실형 미생물 전기분해에서 생성되는 가스를 수상 치환 방법으로 포집하는 모습을 보여주는 사진이다.
도 2는 아세트산 나트륨 용액과 막걸리 폐수를 기질로 이용하고, 외부 인가 전압을 0.6 V(A) 또는 0.8 V(B) 가한 미생물 전기분해 전지에서 시간에 따른 전류 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 아세트산 나트륨 용액과 막걸리 폐수를 기질로 이용하고, 외부 인가 전압을 0.6 V(A) 또는 0.8 V(B) 가한 미생물 전기분해 전지에서 기질에 따른 가스 생성량 및 가스 생성 효율을 보여주는 그래프이다.
도 4는 막걸리 폐수를 기질로 사용한 일실형 미생물 전기분해 전지에서 생성된 가스의 백분율을 보여주는 그래프이다.
도 5는 막걸리 폐수를 기질로 사용한 일실형 미생물 전기분해 전지에서 배치에 따른 수소 회수율(rH2) 및 수소 생산률(YH2)을 보여주는 그래프이다.
1 is a photograph showing a state in which gas generated in one-room-type microbial electrolysis according to an example of the present invention is captured by a water-phase substitution method.
2 is a graph showing the results of current measurement over time in a microbial electrolysis cell using sodium acetate solution and makgeolli wastewater as substrates, and applying an external voltage of 0.6 V (A) or 0.8 V (B).
3 is a graph showing the gas generation amount and gas generation efficiency according to the substrate in the microbial electrolysis cell using sodium acetate solution and makgeolli wastewater as substrates, and applying an external voltage of 0.6 V (A) or 0.8 V (B).
4 is a graph showing the percentage of gas generated in the one-room type microbial electrolysis cell using makgeolli wastewater as a substrate.
5 is a graph showing the hydrogen recovery rate (r H2 ) and the hydrogen production rate (Y H2 ) according to the batch in a one-room microbial electrolysis cell using makgeolli wastewater as a substrate.

이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, one or more specific examples will be described in more detail through examples. However, these examples are for illustrative purposes of one or more embodiments, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실험 방법experimental method

1. 일실형 미생물 전기분해 전지 제작1. Manufacture of one-room type microbial electrolysis cell

일실형 미생물 전기분해 전지(microbial electrolysis cell, MEC) 반응기는 선행문헌(PNAS 2007, 104, 18871-18873)에 개시된 방법을 일부 변형시켜 사용하였다. 내부 부피가 15 ㎖인 플렉시글라스 실린더(직경 3 ㎝ 및 길이 2 ㎝)의 양 끝에 양극과 음극을 위치시키고, 전지에서 생성되는 가스를 수집할 수 있도록 실린더의 상단에 4.5 ㎖ 테플론 실린더 튜브를 부착시켰다. 상기 테플론 실린더 튜브는 실리콘 튜브를 통해 물로 채워진 가스 수집 실린더와 연결된다. 산화전극(anode, 양극)으로는 표면적이 7 ㎠인 카본 클로스(carbon cloth)를 사용하고, 환원전극(cathode, 음극)으로는 합성된 Cu2O 나노입자 및 MoS2 나노입자(Alfa Aesar, 미국)를 갖는 카본 페이퍼(7 ㎠)를 사용하였다. 상기 Cu2O 나노입자(0.5 ㎎/㎠) 및 MoS2 나노입자(5 ㎎/㎠)는 나피온 용액(Nafion solution)을 사용하여 카본 페이퍼의 일 면에 로딩하였다.The one-room type microbial electrolysis cell (MEC) reactor was used with some modifications of the method disclosed in the prior literature (PNAS 2007, 104, 18871-18873). The positive and negative electrodes were placed at both ends of a Plexiglas cylinder (3 cm in diameter and 2 cm in length) with an internal volume of 15 ml, and a 4.5 ml Teflon cylinder tube was attached to the top of the cylinder to collect the gas generated from the cell. . The Teflon cylinder tube is connected to a gas collection cylinder filled with water through a silicone tube. Carbon cloth with a surface area of 7 cm2 is used for the anode (anode), and synthesized Cu 2 O nanoparticles and MoS 2 nanoparticles (Alfa Aesar, USA) as the cathode (cathode). ) with carbon paper (7 cm 2 ) was used. The Cu 2 O nanoparticles (0.5 mg/cm 2 ) and MoS 2 nanoparticles (5 mg/cm 2 ) were loaded on one side of carbon paper using Nafion solution.

미생물 연료전지(microbial fuel cells, MFC) 모드를 위한 산소 환원전극 (air cathode)은 촉매(0.5 ㎎/㎠)로 Pt/C 분말을 사용하여 선행문헌(Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 4317)에 개시된 방법으로 제작하였다.An oxygen cathode (air cathode) for microbial fuel cells (MFC) mode was prepared using Pt/C powder as a catalyst (0.5 mg/cm2) in the prior literature ( Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 4317). ) was prepared by the method disclosed in

MEC의 산화전극 표면에 전기활성 미생물의 바이오필름(biofilm)을 형성하기 위해 산소 환원전극을 사용하여 1 kΩ의 외부 저항을 걸어준 상태에서 일정한 전압이 생성될 때까지 미생물 연료전지(microbial fuel cells, MFC) 모드로 운용하였다. 기질 및 접종원으로는 50 mM PBS(phosphate buffered saline)에 아세트산 나트륨(sodium acetate; 1 g/L), NH4Cl (0.31 g/L), KCl (0.13 g/L), 미네랄 용액(12.5 ㎖/L) 및 비타민 용액(12.5 ㎖/L)이 혼합된 용액(이하, '아세트산 기질 용액'으로 기재함)과 30%의 활성 오니를 섞은 것을 회분식으로 공급하였다. 이후 일정한 전압이 생성되면 산소 환원전극을 수소이온 환원촉매를 갖는 환원전극(Cu2O/MoS2 환원전극)으로 교환하고, 외부 인가전압(0.6 V)을 걸어준 상태에서 아세트산 기질 용액을 사용하여 안정적으로 전류와 수소 가스가 발생할 때까지 MEC 모드로 운용하였다. 전류는 멀티-채널 전위차계(multi-channel potentiometer; WMPG 1000, WonATech, 대한민국)로 측정하였다.Microbial fuel cells (microbial fuel cells, MFC) mode. As substrate and inoculum, sodium acetate (1 g/L), NH 4 Cl (0.31 g/L), KCl (0.13 g/L), mineral solution (12.5 mL/L) in 50 mM phosphate buffered saline (PBS) L) and a vitamin solution (12.5 ml/L) mixed with a solution (hereinafter referred to as 'acetic acid substrate solution') and 30% activated sludge was supplied in a batch manner. After that, when a constant voltage is generated, the oxygen reduction electrode is replaced with a reduction electrode (Cu 2 O/MoS 2 reduction electrode) having a hydrogen ion reduction catalyst, and an acetic acid substrate solution is used in a state where an external applied voltage (0.6 V) is applied. It was operated in MEC mode until stable current and hydrogen gas were generated. The current was measured with a multi-channel potentiometer (WMPG 1000, WonATech, Korea).

2. 막걸리 폐수를 이용한 수소 생산2. Hydrogen production using makgeolli wastewater

막걸리 폐수는 유기물의 함량이 높고, 제조 과정상 화학약품의 사용이 적어서 유해물질이 적지만 전기 전도도가 낮다. 따라서 미생물 전기분해 전지에 바로 사용하면 전지의 내부저항이 커지므로 적합하지 않으며 전처리가 필요하다. 포천 이동 막걸리 폐수 처리 설비에서 막걸리 폐수를 수집한 후 스테인리스-스틸 망으로 여과하여 고형 입자를 제거하였다. 여과된 막걸리 폐수는 화학적 산소 요구량(chemical oxygen demand, COD) 약 1800 ㎎/L, 전도도 280 μS/㎝, 및 pH 4.9의 특징을 보였다. MEC에 사용하기 위해 여과된 막걸리 폐수에 PBS를 1:1(v/v)로 첨가하여 COD 840 ㎎/L, 전도도 6.5 mS/㎝, 및 pH 7.1로 조정하였다.Makgeolli wastewater has a high content of organic matter and uses less chemicals in the manufacturing process, so there are few harmful substances but low electrical conductivity. Therefore, if it is used directly in a microbial electrolysis battery, the internal resistance of the battery increases, so it is not suitable and requires pretreatment. After collecting makgeolli wastewater from the Pocheon moving makgeolli wastewater treatment facility, it was filtered through a stainless-steel mesh to remove solid particles. The filtered makgeolli wastewater showed characteristics of chemical oxygen demand (COD) of about 1800 mg/L, conductivity 280 μS/cm, and pH 4.9. For use in MEC, PBS was added 1:1 (v/v) to filtered makgeolli wastewater to adjust COD 840 mg/L, conductivity 6.5 mS/cm, and pH 7.1.

MEC 모드에서 전류와 수소 가스가 안정적으로 발생하면 상기 희석한 막걸리 폐수를 기질로 공급하고, 전류가 0.1 ㎃ 아래로 떨어지면 다시 아세트산 기질 용액을 공급하였다. 이후, 전류와 수소 가스 발생이 안정화되면 다시 희석한 막걸리 폐수를 기질로 공급하고, 상기 과정을 반복하여 아세트산 기질 용액과 희석한 막걸리 폐수를 교체 공급하면서 40일 동안 미생물 전기분해 전지를 운용하였다. 기질을 교체할 때는 반응기의 내부 표면에 형성된 바이오필름을 제거하였다.In the MEC mode, when electric current and hydrogen gas were stably generated, the diluted makgeolli wastewater was supplied as a substrate, and when the electric current fell below 0.1 mA, an acetic acid substrate solution was supplied again. After that, when the current and hydrogen gas generation were stabilized, the diluted makgeolli wastewater was supplied as a substrate, and the above process was repeated to replace the acetic acid substrate solution and the diluted makgeolli wastewater, and the microbial electrolysis cell was operated for 40 days. When replacing the substrate, the biofilm formed on the inner surface of the reactor was removed.

3. 가스 수집 및 분석3. Gas Collection and Analysis

MEC에서 생성된 가스의 총 부피는 가스 혼합물이 수집된 글래스 실린더에서 가스에 의해 교체된 물의 부피로 측정하였다. 도 1에 본 발명의 일 예에 따른 가스 수집 장치를 나타내었다.The total volume of gas produced in the MEC was measured as the volume of water displaced by the gas in the glass cylinder where the gas mixture was collected. 1 shows a gas collection device according to an example of the present invention.

개별 가스와 이의 정확한 비율은 열전도율 검출기가 장착된 가스 크로마토그래피(DS 6200, DS Science, 대한민국)로 분석하였다. 아르곤(Ar)을 캐리어 가스로 사용하고, 가스 분리에는 탄소 분자체 컬럼(carbon molecular sieve column; CarbospherTM, Alltech, 미국)을 사용하였다. 개별 가수의 백분율은 검출기 반응을 보정한 후 개별 가스의 크로마토그램 면적으로부터 계산하였다.Individual gases and their exact ratios were analyzed by gas chromatography equipped with a thermal conductivity detector (DS 6200, DS Science, Korea). Argon (Ar) was used as a carrier gas, and a carbon molecular sieve column (Carbospher TM , Alltech, USA) was used for gas separation. The percentage of individual valences was calculated from the chromatogram area of the individual gas after correction for the detector response.

4. 파라미터 계산4. Parameter Calculation

MEC의 성능을 평가하기 위해서는 쿨롱 효율(coulombic efficiency, CE), 환원전극 수소 회수율(cathodic hydrogen recovery, r cat), 총 수소 회수율 (overall hydrogen recovery, r H2), 수소 수율(hydrogen yield, Y H2) 및 수소 생산율(hydrogen production rate, Q H2)과 같은 파라미터를 고려해야 한다.To evaluate the performance of MEC, coulombic efficiency (CE), cathodic hydrogen recovery ( r cat ), overall hydrogen recovery ( r H2 ), hydrogen yield ( Y H2 ) and parameters such as the hydrogen production rate ( Q H2 ).

쿨롱 효율(CE)은 실험적으로 확인된 총 전하(Q exp)와 이론적 전하(Q th)의 비율이며, 하기 수학식 1에 따라 계산된다.Coulombic efficiency (CE) is the ratio of the experimentally confirmed total charge (Q exp ) to the theoretical charge ( Q th ), and is calculated according to Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020042972213-pat00001
Figure 112020042972213-pat00001

하기 수학식 2에 따라 계산되는 환원전극 수소 회수율(r cat)은 측정된 전류 및 수소 부피를 기준으로 계산된 수소 몰 수의 비율을 의미하며, 총 수소 회수율(r H2)은 상기 쿨롱 효율(CE) 및 환원전극 수소 회수율(r cat)로부터 계산된다(수학식 3).The cathode hydrogen recovery rate ( r cat ) calculated according to Equation 2 below means the ratio of the number of moles of hydrogen calculated based on the measured current and the hydrogen volume, and the total hydrogen recovery rate ( r H2 ) is the Coulombic efficiency (CE) ) and the cathode hydrogen recovery rate ( r cat ) is calculated from (Equation 3).

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020042972213-pat00002
Figure 112020042972213-pat00002

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112020042972213-pat00003
Figure 112020042972213-pat00003

막걸리 폐수는 정확한 성분을 확인할 수 없기 때문에 수소 수율(Y H2)은 하기 수학식 4와 같이 제거된 COD에 기반하여 계산하였다. 수학식 4에서 nH2는 실험에서 회수된 수소의 몰 수이고, MH2는 수소의 분자량이며, VL은 반응기의 부피를 나타낸다. 수소 생산율(Q H2)은 일반적으로 1일 및 반응기 부피(㎥) 당 수집된 수소 부피(㎥)로 표시된다.Since the exact components of makgeolli wastewater cannot be confirmed, the hydrogen yield ( Y H2 ) was calculated based on the COD removed as shown in Equation 4 below. In Equation 4, nH2 is the number of moles of hydrogen recovered in the experiment, M H2 is the molecular weight of hydrogen, and VL is the volume of the reactor. Hydrogen production rate ( Q H2 ) is generally expressed in volume of hydrogen (m3) collected per day and reactor volume (m3).

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112020042972213-pat00004
Figure 112020042972213-pat00004

실험 결과Experiment result

1. MEC의 전류 변화 확인1. Check the current change in MEC

기질로 막걸리 폐수를 사용하기 전에 MEC(외부 인가전압 -0.6 V)에 아세트산 기질 용액을 먼저 공급하자 즉각적으로 전류가 1.4 mA(95.3 A/㎥)까지 증가하고, 1 mA 이상의 전류가 하루 동안 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 기질이 고갈되자 전류는 급격히 감소하였고, MEC 운용 4일차에 전류는 거의 측정되지 않았다(~0.03 mA). 이후 희석한 막걸리 폐수를 연속적으로 첨가하였다(M1-M4). 첨가 후 아세트산 배치와 동일한 수준까지 전류가 급속히 증가하였고, 이후 16시간 동안 1 mA 이상의 전류가 지속되었다(도 2의 A). 도 1의 그래프에서 문자 A는 아세트산 기질 용액을 사용한 배치(이하, '아세트산 배치'로 기재함), 문자 M은 희석한 막걸리 폐수를 기질로 사용한 배치(이하, '막걸리 폐수 배치'로 기재함)를 나타내며, 회색 박스로 표시한 부분 또한 막걸리 폐수 배치를 나타낸다.Before using makgeolli wastewater as a substrate, when an acetic acid substrate solution is first supplied to the MEC (externally applied voltage -0.6 V), the current immediately increases to 1.4 mA (95.3 A/m3), and a current of 1 mA or more is maintained for one day. could confirm that However, upon depletion of the substrate, the current rapidly decreased, and the current was barely measured (~0.03 mA) on day 4 of the MEC run. Thereafter, diluted makgeolli wastewater was continuously added (M1-M4). After addition, the current rapidly increased to the same level as that of the acetic acid batch, and then the current of 1 mA or more continued for 16 hours (FIG. 2A). In the graph of FIG. 1 , the letter A denotes a batch using an acetic acid substrate solution (hereinafter, referred to as “acetic acid batch”), and the letter M denotes a batch using diluted makgeolli wastewater as a substrate (hereinafter, referred to as “makgeolli wastewater batch”). , and the area marked with a gray box also represents the batch of makgeolli wastewater.

막걸리 폐수 배치의 쿨롱 효율(CE)을 계산한 결과 57.8%로 나타났으며, 막걸리 폐수 배치 5(M5)까지 반복적인 패턴이 나타나는 것을 알 수 있었다. 그러나 막걸리 폐수 배치 5(M5) 이후 MEC의 성능이 현저히 저하되었고, 전류는 측정되나 가스가 거의 발생하지 않았다(도 1의 A에서 짙은 회색 영역). 이는 가스 수집 실린더의 균열을 통해 침투한 외부 공기에 의해 산화전극의 미생물 군집이 변화됐기 때문인 것으로 추측된다. 침투한 산소는 산화전극에 형성된 전기 활성 미생물로부터 전자를 획득하고, 전분의 분해를 촉진시켜 미생물이 쉽게 이용 가능한 기질을 생성할 수 있다.As a result of calculating the coulombic efficiency (CE) of the makgeolli wastewater batch, it was found to be 57.8%, and it was found that a repetitive pattern appeared until the makgeolli wastewater batch 5 (M5). However, after batch 5 (M5) of makgeolli wastewater, the performance of MEC was significantly reduced, and although current was measured, almost no gas was generated (dark gray area in A of FIG. 1). It is presumed that this is because the microbial community of the anode was changed by the external air that penetrated through the cracks in the gas collection cylinder. The penetrating oxygen acquires electrons from the electroactive microorganisms formed on the anode, and promotes the decomposition of starch, thereby generating a substrate readily available to microorganisms.

이후 가스 수집 실린더를 변경하고, 새로운 아세트산 기질 용액을 공급하여 MEC를 재실행하자 성능이 회복되는 것을 알 수 있었다(도 1의 A에서 옅은 회색 영역). 산화전극에서 수소의 산화로 인해 CE는 상당히 높았지만 QH2는 이전 배치와 거의 동일한 수준이었으며, 평균 QH2는 0.952 ㎥H2/㎥/d로 나타났다.After that, it was found that the performance was restored when the gas collection cylinder was changed and the MEC was re-run by supplying a fresh acetic acid substrate solution (light gray area in A of FIG. 1). Due to the oxidation of hydrogen at the anode, the CE was quite high, but the Q H2 was almost the same as the previous batch, and the average Q H2 was 0.952 m 3 H 2 /m 3/d.

동일한 실험을 외부 인가전압 -0.8 V에서 진행하였다. 아세테이트 배치 1(A1')에서는 전류가 2.7 mA (185 A/㎥)까지 증가하였고, 막걸리 폐수 배치 1 (M1')에서도 최대 전류는 2.4 mA (162 A/㎥)로 나타났다. 특이하게도 막걸리 폐수 배치 1 (M1')에서는 전류가 약 2.0 mA까지 급격히 증가했다가 잠시 유지된 후 다시 증가했다(도 2의 B). 그러나 막걸리 폐수 배치 2(M2')에서는 다른 양상이 관찰되었다. 막걸리 폐수 배치 2(M2')에서 전류의 급속한 증가 및 감소는 막걸리 폐수 내의 전분과 같은 다당류가 미생물에 의해 유용한 단당류 또는 유기산으로 쉽게 분해되지 않기 때문으로 추측되며, 이는 또한 MEC 챔버의 박테리아 군집이 변했음을 의미한다. 또한, 막걸리 폐수 배치 2(M2')에서 모든 MEC 파라미터는 성능이 낮게 나타났으나, QH2는 1.43의 일정한 값으로 유지되었다. 바이오필름을 형성하는 미생물 군집을 회복시키기 위해 아세테이트 기질을 3회 (A2'-A4')에 공급하여 MEC를 운용하였다.The same experiment was performed at an external applied voltage -0.8 V. In acetate batch 1 (A1'), the current increased to 2.7 mA (185 A/m3), and in makgeolli wastewater batch 1 (M1'), the maximum current was 2.4 mA (162 A/m3). Specifically, in the makgeolli wastewater batch 1 (M1'), the current rapidly increased to about 2.0 mA, maintained for a while, and then increased again (FIG. 2B). However, a different pattern was observed in batch 2 (M2') of makgeolli wastewater. The rapid increase and decrease of current in makgeolli wastewater batch 2 (M2') is presumed to be because polysaccharides such as starch in makgeolli wastewater are not easily decomposed into useful monosaccharides or organic acids by microorganisms, which also changes the bacterial community in the MEC chamber. it means did In addition, in the makgeolli wastewater batch 2 (M2'), all MEC parameters showed low performance, but Q H2 was maintained at a constant value of 1.43. MEC was operated by supplying an acetate substrate three times (A2'-A4') to recover the microbial community forming a biofilm.

이후 다시 막걸리 폐수를 공급하였고, 막걸리 폐수 배치 3(M3')의 전류 프로파일이 막걸리 폐수 배치 2(M2')와 매우 유사하고, MEC 파라미터는 성능이 향상된 것을 알 수 있었다. 평균 QH2는 1.55 H2/㎥/d로 나타나 외부 인가전압 -0.6 V로 실험할 때보다 현저히 높은 것을 확인할 수 있었다. 100%를 초과하는 CE는 MFC에서 드문 일이 아니며, 외부 인가전압 -0.6 V로 실험한 막걸리 폐수 배치 6(M6)에서도 확인할 수 있다. 이를 통해 수소가 재활용되고 있음을 추론할 수 있다. 환원전극에서 생성된 수소 분자는 산화전극 표면에서 산화될 수 있고 호모아세토젠(homoacetogen)에 의해 이용되어 아세테이트를 생성하고, 이는 환원전극 바이오 필름에서 재산화된다.After that, makgeolli wastewater was supplied again, and it was found that the current profile of the makgeolli wastewater batch 3 (M3') was very similar to that of the makgeolli wastewater batch 2 (M2'), and the performance of the MEC parameters was improved. The average Q H2 was found to be 1.55 H 2 /m 3 /d, which was significantly higher than when tested with an external applied voltage of -0.6 V. CE exceeding 100% is not uncommon in MFC, and can be confirmed in Makgeolli wastewater batch 6 (M6) tested with an external applied voltage of -0.6 V. From this, it can be inferred that hydrogen is being recycled. Hydrogen molecules generated at the cathode can be oxidized on the anode surface and used by homoacetogen to generate acetate, which is reoxidized in the cathode biofilm.

아래 표 1에 각 배치에서 측정한 MEC 파라미터를 기재하였다.Table 1 below lists the MEC parameters measured for each batch.

배치arrangement 적용된 전압 (V)applied voltage (V) 쿨롱 효율
(CE) (%)
Coulomb Efficiency
(CE) (%)
환원전극 수소 회수율(r cat) (%)Cathode hydrogen recovery rate ( r cat ) (%) 총 수소 회수율
(rH2) (%)
Total hydrogen recovery
(rH2) (%)
수소 수율 (Y H2)Hydrogen Yield ( Y H2 ) 수소 생산율(Q H2)
(㎥/㎥/d)
Hydrogen production rate ( Q H2 )
(m3/m3/d)
M1M1 -0.6-0.6 57.857.8 27.827.8 16.116.1 0.7550.755 0.900.90 M2M2 -0.6-0.6 56.456.4 31.131.1 17.517.5 0.8230.823 0.980.98 M3M3 -0.6-0.6 66.766.7 32.632.6 21.721.7 1.021.02 0.990.99 M4M4 -0.6-0.6 62.162.1 70.670.6 43.843.8 2.062.06 0.950.95 M6M6 -0.6-0.6 111.6111.6 27.727.7 30.930.9 1.451.45 0.930.93 평균average -0.6-0.6 70.970.9 37.937.9 26.026.0 1.221.22 0.950.95 M1'M1' -0.8-0.8 104.1104.1 88.288.2 43.043.0 1.721.72 1.591.59 M2'M2' -0.8-0.8 46.046.0 82.182.1 15.015.0 0.6010.601 1.431.43 M3'M3' -0.8-0.8 45.745.7 99.399.3 18.718.7 0.7490.749 1.641.64 평균average -0.8-0.8 65.265.2 89.989.9 25.625.6 1.021.02 1.551.55

2. MEC에서 생산된 가스 확인2. Check the gas produced by the MEC

인가 전압 -0.6 및 -0.8V의 조건에서 생성된 각 배치의 가스 총량과 개별 가스량을 도 3에 나타내었다.The total amount of gas and the amount of individual gas of each batch generated under the conditions of applied voltages -0.6 and -0.8V are shown in FIG. 3 .

인가 전압 -0.6 V 조건에서 나트륨 아세테이트가 MEC에 공급될 때, 생성된 가스의 총량은 6 ㎖이었고, 수집된 수소(H2), 메탄(CH4) 및 이산화탄소(CO2)의 백분율은 각각 약 83.7, 15.4 및 0.9%였다 (도 3의 A). 동일한 인가 전압 조건에서 막걸리 폐수(MW)를 MEC에 공급한 경우, 막걸리 폐수 배치 M1에서 M6까지의 평균 가스 생산량은 4.9±2.3 ㎖로 나타났다. 상기 언급한 헤드 스페이스 문제가 나타난 막걸리 폐수 배치 M5를 제외하면 평균 가스 생산량이 5.4±2.0 ㎖로 증가하였고, 수소 가스의 순도는 91.5±3.2%로 나타났다. 나머지 가스는 실질적으로 이산화탄소가 없는 메탄이었다.When sodium acetate was supplied to the MEC at an applied voltage of -0.6 V, the total amount of gas produced was 6 ml, and the percentages of collected hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) were each about 83.7, 15.4 and 0.9% (FIG. 3A). When makgeolli wastewater (MW) was supplied to MEC under the same applied voltage condition, the average gas production from batches M1 to M6 of makgeolli wastewater was 4.9±2.3 ㎖. Except for batch M5 of makgeolli wastewater, which showed the aforementioned head space problem, the average gas production increased to 5.4±2.0 ㎖, and the purity of hydrogen gas was 91.5±3.2%. The remaining gas was methane, which was substantially free of carbon dioxide.

가스 수집 장치의 헤드 스페이스 부품을 교체한 후 첫 번째 배치인 A2 배치는 -0.6V에서 가장 높은 전류를 생성했지만 수집된 수소(H2), 메탄(CH4) 및 이산화탄소(CO2)의 백분율은 각각 52.8, 46.2 및 1.0%로 나타나 총 3.2 ㎖의 가스만 생성되었다 (도 3의 A). 부품 교체 전과 비교하여 메탄의 비율이 크게 증가하였으며, 막걸리 폐수 배치 5 이후의 세포의 변형과 전지에 아세테이트 용액을 연속적으로 4회 공급한 것을 고려하면 아세테이트로부터 메탄을 생성할 수 있는 아세토클라스틱 메타노젠(acetoclastic methanogen)이 생장했기 때문인 것으로 추측된다. 그러나 막걸리 폐수가 다시 공급되면(막걸리 폐수 배치 6), 수소 순도가 약 90%인 6.6 ㎖의 총 가스가 생성되었다. 이는 양극 표면의 미생물 군집이 새로운 환경에 적응하기 시작했기 때문인 것으로 예상된다.After replacing the headspace part of the gas collection unit, the first batch, the A2 batch, produced the highest current at -0.6 V, but the percentages of hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) collected were As 52.8, 46.2, and 1.0%, respectively, a total of 3.2 ml of gas was generated (FIG. 3A). The proportion of methane was significantly increased compared to before replacement of parts, and considering the transformation of cells after batch 5 of makgeolli wastewater and the continuous supply of acetate solution to the battery 4 times, acetoclastic methanogen that can generate methane from acetate (acetoclastic methanogen) is presumed to be due to growth. However, when the makgeolli wastewater was supplied again (makgeolli wastewater batch 6), a total gas of 6.6 ml with a hydrogen purity of about 90% was produced. It is expected that this is because the microbial community on the anode surface has begun to adapt to the new environment.

인가 전압 -0.8 V 조건에서, 생성된 가스의 총량은 아세테이트 배치 10 (A10) 및 막걸리 폐수 배치 10 (M10)에서 각각 9 ㎖ 및 8.0 ㎖로 증가하였다. 평균적으로, 아세테이트 배치는 95.1±4.3% 수소 순도로 총 7.1±0.7 ㎖의 가스를 생성하였고, 막걸리 폐수 배치에서는 평균 4.7 ㎖의 가스가 생성되었다. 다만, 막걸리 폐수 배치는 배치에 따라 가스 생성량에 차이가 있었으며 수소 가스의 평균 순도는 약 90%였다 (도 2의 b). 인가 전압 -0.8 V 조건에서 생성된 가스의 총 부피는 -0.6V보다 약간 낮았지만, 수소 생산 속도 (QH2)는 0.95에서 1.59 ㎥H2/㎥/d로 증가하였다. 이는 기질이 보다 높은 전압에서 보다 빠르게 소비되기 때문인 것으로 추측된다. 막걸리 배치에서 생성된 메탄의 양은 각각 -0.6 및 -0.8V에서 평균 0.43 및 0.50 ㎖로 나타나 인가 전압에 관계없이 유사하였다. 이는 메탄이 전극이 아니라 용액 단계에서 발생했음을 의미한다. 특히, 인가 전압 -0.8V 조건에서 배치가 반복됨에 따라 메탄의 백분율이 점차 감소하였으며, 막걸리 폐수 3 (M3)의 경우 메탄의 백분율은 0.68%로 극히 적은 양만 생성되었다 (도 4).Under the condition of applied voltage -0.8 V, the total amount of generated gas increased to 9 ml and 8.0 ml in acetate batch 10 (A10) and makgeolli wastewater batch 10 (M10), respectively. On average, the acetate batch produced a total of 7.1 ± 0.7 ml of gas with a hydrogen purity of 95.1 ± 4.3%, and the makgeolli wastewater batch produced an average of 4.7 ml of gas. However, in the batch of makgeolli wastewater, there was a difference in the amount of gas produced depending on the batch, and the average purity of hydrogen gas was about 90% (FIG. 2 b). At the applied voltage -0.8 V, the total volume of generated gas was slightly lower than -0.6V, but the hydrogen production rate (Q H2 ) increased from 0.95 to 1.59 m3H 2 /m3/d. This is presumably because the substrate is consumed faster at the higher voltage. The amount of methane produced in the makgeolli batch was averaged at 0.43 and 0.50 ml at -0.6 and -0.8 V, respectively, and was similar regardless of the applied voltage. This means that the methane occurred in the solution phase and not the electrode. In particular, as the batch was repeated under the applied voltage -0.8V condition, the percentage of methane gradually decreased, and in the case of makgeolli wastewater 3 (M3), the percentage of methane was 0.68%, and only a very small amount was produced (FIG. 4).

흥미로운 점은 기질 및 및 인가된 전압에 관계없이 CO2가 거의 또는 전혀 검출되지 않았다는 점이다. 이론적으로, 기질이 완전히 산화될 때 탄소 원자 하나에 대해 하나의 CO2 분자가 생성된다. 예를 들어, 하기 반응식에서 보여지는 바와 같이, 1 몰(mol)의 포도당으로부터 6 몰의 이산화탄소가 생성될 수 있다. 본 발명에서 CO2가 거의 생성되지 않은 것은 대부분의 CO2가 물에 용해되었기 때문인 것으로 추측된다. Interestingly, little or no CO 2 was detected irrespective of the substrate and and applied voltage. In theory, one CO 2 molecule is produced for each carbon atom when the substrate is fully oxidized. For example, as shown in the following reaction scheme, 6 moles of carbon dioxide can be produced from 1 mole (mol) of glucose. In the present invention, almost no CO 2 is generated because most of the CO 2 is assumed to be dissolved in water.

[반응식][reaction formula]

C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 24H+ + 24e- C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O → 6CO 2 + 24H + + 24 e-

아세테이트 배치가 막걸리 폐수 배치보다 우수한 성능을 보이긴 하였으나 (데이터는 나타내지 않음), 인가 전압 -0.6 V 조건에서 막걸리 폐수 배치 1 내지 4는 배치가 반복됨에 따라 MEC 파라미터가 개선되었다. 구체적으로, 배치가 반복됨에 따라 전체 수소 회수율(rH2)및 수소 생산률(YH2)은 각각 16.1% 및 0.755에서 43.8% 및 2.06으로 증가하였다. 그러나 인가 전압 -0.8 V 조건에서는 이러한 경향을 확인할 수 없었다.Although the acetate batches performed better than the makgeolli wastewater batches (data not shown), the MEC parameters of Makgeolli wastewater batches 1 to 4 were improved as the batches were repeated at the applied voltage -0.6 V condition. Specifically, as the batch was repeated, the overall hydrogen recovery (r H2 ) and hydrogen production rate (Y H2 ) increased from 16.1% and 0.755 to 43.8% and 2.06, respectively. However, this trend could not be confirmed under the applied voltage -0.8 V condition.

도 5에 -0.6V 및 -0.8V의 인가 전압 조건에서 서로 다른 막걸리 폐수 배치에 대한 수소 회수율(rH2)및 수소 생산률(YH2)을 나타내었다. 더 높은 전압이 캐소드에 인가되었기 때문에, Q H2는 -0.6 V 인가 전압(0.95 ㎥H2/㎥/d)보다 -0.8 V 인가 전압에서 1.55 ㎥H2/㎥/d로 더 높은 값을 나타내었다. 5 shows the hydrogen recovery rate (r H2 ) and the hydrogen production rate (Y H2 ) for different batches of makgeolli wastewater under the applied voltage conditions of -0.6V and -0.8V. Because a higher voltage was applied to the cathode, Q H2 exhibited a higher value of 1.55 m3H 2 /m3/d at -0.8 V applied voltage than -0.6 V applied voltage (0.95 m3H 2 /m3/d). .

본 발명에 따른 막걸리 폐수를 이용한 MEC는 기존에 보고된 문헌보다 우수한 성능을 보여준다. 예를 들어, 가정용 및 와이너리 폐수를 사용한 경우 -0.9 V 인가 전압에서 0.28 및 0.17 ㎥H2/㎥/d가 보고되었고(R. D. Cusick, P. D. Kiely, B. E. Logan, Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 8855.), 식품 가공 폐수의 경우, -0.7 V에서 0.35 ㎥H2/㎥/d의 Q H2가 얻어졌다 (A. Tenca, R. D. Cusick, A. Schievano, R. Oberti, B. E. Logan, Int. J. Hydrog. Energy 2013, 38, 1859.).MEC using makgeolli wastewater according to the present invention shows superior performance than previously reported literature. For example, 0.28 and 0.17 m3H 2 /m3/d have been reported at -0.9 V applied voltage when domestic and winery wastewater is used (RD Cusick, PD Kiely, BE Logan, Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35 , 8855.), for food processing wastewater, Q H2 of 0.35 m 3 H 2 /m 3/d at -0.7 V was obtained (A. Tenca, RD Cusick, A. Schievano, R. Oberti, BE Logan, Int. J. Hydrog. Energy 2013, 38, 1859.).

지금까지의 실험 결과를 통하여 PBS로 pH를 조정한 막걸리 폐수를 기질로 MEC를 운용하면 수소를 생산할 수 있음을 확인하였다. 구체적으로 -0.6 V 및 -0.8 V의 외부 전압 조건에서 순도 90% 이상의 수소를 얻을 수 있었으며, 이는 분해시 많은 에너지가 필요한 막걸리 폐수를 청정에너지원인 수소 생산에 유용하게 활용할 수 있음을 의미한다.Through the experimental results so far, it was confirmed that hydrogen can be produced by operating MEC using makgeolli wastewater whose pH has been adjusted with PBS as a substrate. Specifically, it was possible to obtain hydrogen with a purity of 90% or more under external voltage conditions of -0.6 V and -0.8 V, which means that makgeolli wastewater, which requires a lot of energy for decomposition, can be usefully used to produce hydrogen, a clean energy source.

Claims (7)

(a) 생물막이 형성된 산화전극 및 수소 환원전극이 구비된 미생물 전기분해 전지에 활성 오니와 아세테이트를 함유하는 기질의 혼합물을 공급하는 단계;
(b) 외부 인가 전압을 가하면서 미생물 전기분해 전지를 운용하는 단계; 및
(c) 막걸리 폐수를 기질로 공급하는 단계를 포함하는 막걸리 폐수를 이용한 수소 생산 방법.
(a) supplying a mixture of a substrate containing active sludge and acetate to a microbial electrolysis cell equipped with an anode and a hydrogen cathode on which a biofilm is formed;
(b) operating a microbial electrolysis cell while applying an external applied voltage; and
(c) a hydrogen production method using makgeolli wastewater comprising the step of supplying the makgeolli wastewater as a substrate.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계에서 미생물 전기분해 전지의 전류가 안정된 후에 이루어지는 것인, 수소 생산 방법.
The method of claim 1, wherein step (c) is made after the current of the microbial electrolysis cell is stabilized in step (b).
제1항에 있어서, 상기 (a)의 아세테이트를 함유하는 기질은 PBS(phosphate buffered saline), 아세트산 나트륨, 염화 암모늄, 염화칼륨, 미네랄 용액 및 비타민 용액이 혼합된 것인, 수소 생산 방법.
The method of claim 1, wherein the substrate containing acetate of (a) is a mixture of PBS (phosphate buffered saline), sodium acetate, ammonium chloride, potassium chloride, a mineral solution and a vitamin solution.
제1항에 있어서, 상기 막걸리 폐수는 PBS로 희석된 것인, 수소 생산 방법.
The method of claim 1, wherein the makgeolli wastewater is diluted with PBS.
제4항에 있어서, 상기 막걸리 폐수는 PBS로 0.5배 내지 5배로 희석된 것인, 수소 생산 방법.
The method of claim 4, wherein the makgeolli wastewater is diluted 0.5 to 5 times with PBS.
제1항에 있어서, 상기 외부 인가 전압은 0.3 내지 1.5 V인 것인, 수소 생산 방법.
The method of claim 1, wherein the externally applied voltage is 0.3 to 1.5 V.
제1항에 있어서, 상기 미생물 전기분해 전지는 0.3 내지 1.5 V의 외부 인가 전압 조건에서 수소 발생률이 0.7 내지 3.0 ㎥/㎥/d인 것인, 수소 생산 방법.The method of claim 1, wherein the microbial electrolysis cell has a hydrogen generation rate of 0.7 to 3.0 m3/m3/d under an externally applied voltage condition of 0.3 to 1.5 V.
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