Kako napraviti mikrobnu gorivu ćeliju (MFC) pomoću blata: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

MudWatt mikrobna gorivna ćelija (s miljenjem nazvana "Baterija prljavštine") je uređaj koji koristi bakterije za pretvaranje organske tvari koja se nalazi u blatu u električnu energiju. Ovaj Instructable će vas provesti kroz izradu vlastite mikrobne gorivne ćelije koristeći bilo koji MudWatt Science Kit

Za izradu MudWatta trebat će vam:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack ili MudWatt Classroom Pack
• Blato
• Bilo koji spremnik (ako koristite drugu posudu)

Kako MudWatt radi: MudWatt je zabavan i obrazovni naučni komplet koji koristi mikroorganizme koji se prirodno nalaze u tlu za proizvodnju električne energije. Iako su nevidljivi golim okom, ovi mikrobi, čija su tijela jedna desetina debljine ljudske kose, žive gotovo u cijelom tlu i sedimentu na planeti. Među ovim raznolikim zajednicama mikroba nalaze se određene vrste koje imaju jedinstvenu sposobnost oslobađanja elektrona izvan tijela kao dio procesa disanja.

MudWatt koristi ovu izuzetnu sposobnost pružajući ovim mikroorganizmima na bazi blata dva provodljiva grafitna diska, nazvana anoda i katoda. Anoda je postavljena unutar mulja gdje mogu rasti elektrogeni mikrobi, dok se katoda postavlja na vrh izlažući je kisiku u zraku (vidi MudWatt dijagram ispod).

Korak 1: Pravljenje blata

Obucite rukavice i pronađite 3-4 šake zemlje ili močvarnog tkanja-što mirisnije to bolje! Uvjerite se da je vaše tlo zasićeno, ali ne i supavo, dodavanjem ili izlijevanjem vode. Opcionalno: Dodajte dodatne hranjive tvari u svoje tlo, poput MudWatt ambalaže, usitnjenih proizvoda od papira ili hrane iz vašeg hladnjaka.

Ključne napomene: Izbjegavajte korištenje tla s malim bijelim kuglicama (perlit) koje prozračuju tlo. Bakterije koje pokreću MudWatt su anaerobi kojima je potrebno okruženje bez kisika za izgradnju zdravih zajednica.

Korak 2: Izrada elektroda

Savijte obje žice za 90 ° na mjestu gdje plastični omotač završava. Poravnajte goli kraj žice. Zelena žica će se koristiti za izradu anode, a narančasta žica za izradu katode. Umetnite goli kraj anodne (zelene) žice u bočnu stranu tankog filca dok nosite priložene rukavice. Pokušajte spriječiti da žica izađe iz filca. Ponovite ovaj korak s katodnom (narančastom) žicom i debelim filcem.

Korak 3: Sklapanje

Upakujte ravan sloj blata na dno posude, dubine najmanje 1 cm. Postavite anodu (zelenu) koju ste izgradili u koraku 3 na vrh blata, čvrsto je pritisnuvši da istisnete mjehuriće zraka. Napunite posudu s više blata, dubine najmanje 5 cm, čvrsto pritisnuvši da biste istisnuli mjehuriće zraka. Ostavite blato da se odmori nekoliko minuta i ocijedite višak tekućine. Na kraju, katodu (narančastu) nježno postavite na vrh blata. Ne prekrivajte katodu blatom.

Korak 4: Pokrivanje (za MudWatt setove koji dolaze s posudama)

Ako je vaš komplet došao s MudWatt posudom:

Skinite rukavice i pričvrstite hakersku ploču u udubljenje na poklopcu. Provucite žice elektroda kroz poklopac. Okrenuta prema polukružnom udubljenju, katoda (narandžasta) bi trebala biti s lijeve strane, a anoda (zelena) s desne strane. Sada pritisnite poklopac prema dolje na staklenku da sjedne na mjesto.

Korak 5: Zatvaranje kruga

1. Savijte i spojite katodnu žicu (narančastu) na „+“, a anodnu žicu (zelenu) na „-“na hakerskoj ploči.

2. Spojite dugi kraj plavog (10μF) kondenzatora na pin 1, a njegov kratki kraj na pin 2. Možda ćete morati saviti žice tako da dobro prianjaju.

3. Spojite dugi kraj LED diode na pin 5, a njegov kratki kraj na pin 6.

To je to! LED diode bi vam trebale početi treptati nakon nekoliko dana, nakon što je vaš MudWatt razvio zdravu zajednicu mikroba!

Šta rade ove komponente?

Hakerska ploča: Hakerska ploča uzima niski napon i nisku struju koja dolazi iz MudWatta i pretvara se u kratke rafale višeg napona i veće struje.

Kondenzator: Kondenzator je mala komponenta za skladištenje energije. U stanju je skupljati energiju dok napajanje dolazi iz MudWatta, a zatim ispušta tu energiju u brzom naletu kako bi LED dioda trepnula.

LED: Dioda koja emitira svjetlost (LED) uzima elektrone koje isprazni kondenzator i pretvara energiju tih elektrona u svjetlosnu energiju.

Korak 6: Mjerenje mikroba i izlazna snaga

Preuzmite aplikaciju MudWatt Explorer na App Storeu ili Google Playu. Koristit ćete ga za mjerenje, snimanje i analizu vaših MudWatt podataka u nekoliko sljedećih koraka!

Korak 1: Spremni, ciljajte … Mjerite!

Nakon što žmigavac vašeg MudWatta zatreperi, otvorite aplikaciju MudWatt Explorer i u glavnom izborniku odaberite Mjeri. Postavite žmigavac u metu na ekranu i aplikacija će automatski mjeriti vašu snagu i vašu populaciju električnih bakterija!

Korak 2: Snimite i analizirajte više mjerenja

Snimite nekoliko mjerenja pomoću gumba Snimanje na ekranu Mjerenje i idite na odjeljak Analiza aplikacije da vidite kako vaš MudWatt funkcionira s vremenom!

Korak 3: Otkrijte skriveni svijet

Iskoristite svoja očitanja snage za otključavanje poglavlja zabavnog i obrazovnog stripa koji slijede Shewy, Electric Microbe. Otkrijte magiju mikroba dok Shewy istražuje ovaj složeni, blatnjavi svijet.

Korak 7: Završna napomena i resursi „uradi sam“

Hvala svima koji su komentarisali naš post! Kad nas je Instructables prvi put pozvao da objavimo o MudWattu, nismo bili sigurni da li se dobro uklapa, budući da se zaista radi o proizvodu, i bili smo zabrinuti da će naš Instructable na kraju zvučati kao info reklama. No, odlučili smo to učiniti jer je MudWatt ipak dizajniran za DIY MFC komplet. Iako smo naravno uzbuđeni kada ljudi kupuju naše proizvode, također smo uzbuđeni kada inspiriramo ljude da se bave vlastitim stvaranjem i eksperimentiranjem. Mnogi su ljudi zatražili više informacija za stvaranje vlastitog MFC-a pomoću dijelova dostupnih u prodaji. To je potpuno moguće učiniti, a dolje smo za to dali resurse. Međutim, otkrili smo da je stvaranje pravog MFC-a sa komponentama koje su u ponudi znatno skuplje od kupovine naših komponenti. MudWatt je zapravo počeo koristiti komponente koje nisu dostupne, ali uspjeli smo sniziti cijenu naručivanjem materijala u vrlo velikim količinama i vlastitom obradom.

Vidjeli smo nekoliko postova o DIY MFC -ovima u prošlosti, ali otkrili smo da ti projekti uključuju upotrebu metalnih mreža, metalnih četki, bakrene žice i drugih materijala koji korodiraju u teškim okruženjima tla. Korištenje ovih korozivnih materijala znači da umjesto MFC -a pravite korozivnu bateriju. Do te korozije često dolazi na spoju između materijala elektrode i žice. Ovaj spoj može biti zapečaćen epoksidom, ali to je u praksi vrlo teško izvesti, pogotovo ako koristite elektrode velike površine ili porozne elektrode, koje će vam trebati ako želite proizvesti značajnu snagu. Smiješno je to što će ova korozija zapravo proizvesti značajnu snagu, za koju se vrlo lako može pogrešno smatrati da dolazi od mikrobne aktivnosti.

Za izradu vlastitog DIY MFC-a, ovdje možete pronaći nekorozivne materijale:

Ugljene elektrode:

Titanijumska žica:

Čip pumpe za punjenje (za napajanje LED/elektronike): S-882Z24-M5T1G

Predlažemo vam da koristite MudWatt kao polaznu točku za vlastita istraživanja, a mi bismo bili oduševljeni ako uspijete stvoriti pravi MFC pomoću dostupnih materijala po nižoj cijeni. Sretno eksperimentiranje!