Kako narediti mikrobno gorivno celico (MFC) z blatom: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Mikrobna gorivna celica MudWatt (ljubkovalno poimenovana "Dirt Battery") je naprava, ki uporablja bakterije za pretvorbo organskih snovi v blatu v električno energijo. Ta Instructable vas bo vodil skozi izdelavo lastne mikrobne gorivne celice z uporabo katerega koli znanstvenega kompleta MudWatt

Za izdelavo MudWatta boste potrebovali:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack ali MudWatt Classroom Pack
• Blato
• Katera koli posoda (če uporabljate drugo posodo)

Kako deluje MudWatt: MudWatt je zabaven in izobraževalni znanstveni komplet, ki za proizvodnjo električne energije uporablja mikroorganizme, ki jih naravno najdemo v tleh. Čeprav so s prostim očesom nevidni, ti mikrobi, katerih telesa so ena desetina debeline človeških las, živijo po skoraj vseh tleh in usedlinah na planetu. Med temi raznolikimi skupnostmi mikrobov so posebne vrste, ki imajo edinstveno sposobnost sproščanja elektronov zunaj svojega telesa kot del procesa dihanja.

MudWatt izkorišča to izjemno sposobnost, saj tem mikrobom na osnovi blata zagotavlja dva prevodna grafitna diska, imenovana anoda in katoda. Anoda je postavljena v blato, kjer lahko rastejo elektrogeni mikrobi, katoda pa na vrhu, ki jo izpostavlja kisiku v zraku (glej diagram MudWatt spodaj).

1. korak: Izdelava blata

Oblecite rokavice in poiščite 3-4 peščice zemlje ali močvirja-čim bolj smrdi, tem bolje! Prepričajte se, da je vaša zemlja nasičena, vendar ne supa, tako da dodate ali odlijete vodo. Izbirno: v zemljo dodajte dodatna hranila, na primer embalažo MudWatt, razrezane papirnate izdelke ali hrano iz hladilnika.

Ključne opombe: Izogibajte se uporabi tal z majhnimi belimi kroglicami (perlit), ki tla zračijo. Bakterije, ki poganjajo MudWatt, so anaerobi, ki potrebujejo okolje brez kisika za izgradnjo zdravih skupnosti.

Korak: Izdelava elektrod

Upognite obe žici za 90 °, kjer se konča plastična obloga. Poravnajte goli konec žice. Za izdelavo anode bo uporabljena zelena žica, za izdelavo katode pa oranžna. Med uporabo priloženih rokavic vstavite goli konec anodne (zelene) žice v stran tankega filca. Poskusite preprečiti izhod žice iz klobučevine. Ta korak ponovite s katodno (oranžno) žico in debelim filcem.

3. korak: Sestavljanje

Na dno posode nanesite enakomerno plast blata, globoko najmanj 1 cm. Anodo (zeleno), ki ste jo izdelali v 3. koraku, postavite na blato in jo močno pritisnite, da iztisnete zračne mehurčke. Napolnite posodo z več blata, globoko najmanj 5 cm, in močno pritisnite, da iztisnete zračne mehurčke. Blato pustite počivati nekaj minut in odcedite odvečno tekočino. Na koncu katodo (oranžno) nežno položite na blato. Ne pokrivajte katode z blatom.

4. korak: Pokrov (za komplete MudWatt, ki prihajajo s posodami)

Če je vaš komplet priložen posodi MudWatt:

Odstranite rokavice in pritrdite ploščo Hacker v vdolbino na pokrovu. Prenesite žice elektrod skozi pokrov. S polkrožno vdolbino mora biti katoda (oranžna) na levi, anoda (zelena) pa na desni. Zdaj pritisnite pokrov na kozarec, da se zaskoči.

5. korak: Zapiranje vezja

1. Upognite in priključite katodno žico (oranžno) na ‘+’ in anodno žico (zeleno) na ‘-’ na plošči Hacker.

2. Dolgi konec modrega (10μF) kondenzatorja priključite na pin 1, njegov krajši konec pa na pin 2. Morda boste morali žice upogniti tako, da se tesno prilegajo.

3. Dolgi konec LED diode priključite na pin 5, njegov kratki konec pa na pin 6.

To je to! Ko nekaj dni po tem, ko je vaš MudWatt razvil zdravo skupnost mikrobov, bi morali LED utripati.

Kaj počnejo te komponente?

Hakerska plošča: Hakerska plošča sprejme nizko napetost in nizek tok, ki prihaja iz MudWatta, in se pretvori v kratke izbruhe višje napetosti in višjega toka.

Kondenzator: Kondenzator je majhna komponenta za shranjevanje energije. Sposoben je kopičiti energijo, ko napajanje prihaja iz MudWatta, nato pa to energijo hitro izprazni, da utripa LED.

LED: Svetleča dioda (LED) vzame elektrone, ki jih razprši kondenzator, in pretvori energijo teh elektronov v svetlobno energijo.

6. korak: Merjenje mikrobov in izhodne moči

Prenesite aplikacijo MudWatt Explorer v App Store ali Google Play. Uporabili ga boste za merjenje, beleženje in analizo vaših podatkov MudWatt v naslednjih nekaj korakih!

1. korak: Pripravljen, cilj … Izmerite!

Ko utripa vaš MudWatt, utripa, odprite aplikacijo MudWatt Explorer in v glavnem meniju izberite Measure. Postavite utripalec v tarčo na zaslonu in aplikacija bo samodejno izmerila vašo moč in populacijo električnih bakterij!

Korak: Zapišite in analizirajte več meritev

Zabeležite več meritev z gumbom za snemanje na zaslonu za meritve in pojdite v razdelek Analiza aplikacije, da vidite, kako vaš MudWatt deluje sčasoma!

3. korak: Odkrijte skriti svet

Z močnimi odčitki odklenite poglavja zabavnega in izobraževalnega stripa po Shewyju, Electric Microbe. Odkrijte čarobnost mikrobov, ko Shewy raziskuje ta zapleten, blaten svet.

Korak 7: Zaključna opomba in viri DIY

Najlepša hvala vsem, ki ste komentirali našo objavo! Ko nas je Instructables prvič povabil, naj objavimo o MudWattu, nismo bili prepričani, ali je primeren, saj gre res za izdelek, in bili smo zaskrbljeni, da bo naš Instructable na koncu zvenel kot reklama. Toda za to smo se odločili, ker je MudWatt navsezadnje zasnovan kot komplet MFC, ki je narejen sam. Čeprav smo seveda navdušeni, ko ljudje kupujejo naše izdelke, smo zelo navdušeni, ko ljudi navdihujemo, da si prizadevajo za lastno ustvarjanje in eksperimentiranje. Mnogi ljudje so prosili za več informacij za ustvarjanje lastnega MFC z uporabo delcev, ki so na voljo. To je povsem mogoče in spodaj smo za to zagotovili sredstva. Vendar smo ugotovili, da je izdelava pravega MFC-ja s komponentami, ki so na voljo v prodaji, bistveno dražja od nakupa naših komponent. MudWatt je pravzaprav začel uporabljati komponente, ki niso na voljo za prodajo, vendar smo uspeli znižati ceno, tako da smo naročali materiale v zelo velikih količinah in jih sami obdelali.

V preteklosti smo že videli več objav o DIY MFC, vendar smo ugotovili, da ti projekti vključujejo uporabo kovinskih mrež, kovinskih ščetk, bakrene žice in drugih materialov, ki korodirajo v težkih tleh. Uporaba teh korozivnih materialov pomeni, da namesto MFC izdelate korozijsko baterijo. Ta korozija se pogosto pojavi na stičišču med materialom elektrode in žico. To stičišče je mogoče zatesniti z epoksidom, vendar je to v praksi zelo težko narediti, še posebej, če uporabljate elektrode z veliko površino ali porozne elektrode, ki jih boste potrebovali, če želite proizvesti znatno moč. Smešno je, da bo ta korozija dejansko ustvarila nekaj velike moči, ki jo je mogoče zelo zlahka zmotno pripisati mikrobiološki aktivnosti.

Za izdelavo lastnega DIY MFC-ja lahko na nekaterih mestih najdete nekorozivne materiale:

Ogljikove elektrode:

Titanova žica:

Čip polnilne črpalke (za napajanje LED/elektronike): S-882Z24-M5T1G

Priporočamo vam, da uporabite MudWatt kot izhodišče za lastne raziskave, in navdušeni bomo, če boste lahko ustvarili pravi MFC z materiali, ki so na voljo po nizki ceni, po nižji ceni. Veselo eksperimentiranje!