Jak zrobić mikrobiologiczne ogniwo paliwowe (MFC) z błota: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Mikrobiologiczne ogniwo paliwowe MudWatt (pieszczotliwie nazywane „Brudną baterią”) to urządzenie, które wykorzystuje bakterie do przekształcania materii organicznej znajdującej się w błocie w energię elektryczną. Ten instruktaż przeprowadzi Cię przez proces tworzenia własnego mikrobiologicznego ogniwa paliwowego przy użyciu dowolnego zestawu naukowego MudWatt

Aby zrobić MudWatt, będziesz potrzebować:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack lub MudWatt Classroom Pack
• Błoto
• Dowolny pojemnik (jeśli używasz innego statku)

Jak działa MudWatt: MudWatt to zabawny i edukacyjny zestaw naukowy, który wykorzystuje mikroorganizmy naturalnie występujące w glebie do generowania elektryczności. Choć niewidoczne gołym okiem, te drobnoustroje, o ciałach jednej dziesiątej grubości ludzkiego włosa, żyją praktycznie w całej glebie i osadach na naszej planecie. Wśród tych różnorodnych społeczności drobnoustrojów są szczególne gatunki, które mają wyjątkową zdolność uwalniania elektronów na zewnątrz ciała w ramach procesu oddychania.

MudWatt wykorzystuje tę niezwykłą zdolność, wyposażając mikroby na bazie błota w dwa przewodzące dyski grafitowe, zwane anodą i katodą. Anoda jest umieszczona w błocie, w którym mogą rosnąć drobnoustroje elektrogeniczne, podczas gdy katoda jest umieszczona na górze, narażając ją na działanie tlenu z powietrza (patrz diagram MudWatt poniżej).

Krok 1: Robienie błota

Załóż rękawiczki i znajdź 3-4 garście ziemi lub bagiennej mazi – im śmierdzący, tym lepiej! Upewnij się, że gleba jest nasycona, ale nie zupa, dodając lub wylewając wodę. Opcjonalnie: Dodaj do gleby dodatkowe składniki odżywcze, takie jak opakowania MudWatt, rozdrobnione produkty papierowe lub żywność z lodówki.

Kluczowe uwagi: Unikaj używania gleb z małymi białymi kulkami (perlit), które napowietrzają glebę. Bakterie, które zasilają MudWatt to beztlenowce, które potrzebują środowiska bez tlenu, aby budować zdrowe społeczności.

Krok 2: Wykonywanie elektrod

Zagnij oba przewody o 90° w miejscu, gdzie kończy się plastikowa osłona. Wyprostuj goły koniec drutu. Zielony przewód zostanie użyty do wykonania anody, a pomarańczowy do wykonania katody. Włóż nieosłonięty koniec przewodu anodowego (zielony) z boku cienkiego filcowego dysku, mając na sobie dołączone rękawice. Staraj się, aby drut nie wychodził z filcu. Powtórz ten krok z drutem katodowym (pomarańczowym) i grubym filcowym dyskiem.

Krok 3: Montaż

Umieść równą warstwę błota na dnie pojemnika, na głębokość co najmniej 1 cm. Umieść anodę (zieloną), którą zbudowałeś w kroku 3, na wierzchu błota, mocno dociskając, aby wycisnąć pęcherzyki powietrza. Napełnij pojemnik większą ilością błota o głębokości co najmniej 5 cm, mocno dociskając, aby wycisnąć pęcherzyki powietrza. Odstaw błoto na kilka minut i spuść nadmiar płynu. Na koniec delikatnie umieść katodę (pomarańczową) na błocie. Nie przykrywaj katody błotem.

Krok 4: Pokrywanie (dla zestawów MudWatt dostarczanych z naczyniami)

Jeśli twój zestaw był dostarczany z naczyniem MudWatt:

Zdejmij rękawiczki i przymocuj tablicę Hacker Board do wgłębienia na pokrywie. Przełóż przewody elektrody przez pokrywę. W stronę półkolistego wgłębienia katoda (pomarańczowa) powinna znajdować się po lewej stronie, a anoda (zielona) po prawej. Teraz dociśnij pokrywkę do słoika, aby zatrzasnęła się na swoim miejscu.

Krok 5: Zamknięcie obwodu

1. Zagnij i podłącz przewód katody (pomarańczowy) do „+”, a przewód anodowy (zielony) do „-” na tablicy Hacker Board.

2. Podłącz długi koniec niebieskiego kondensatora (10 μF) do styku 1, a jego krótki koniec do styku 2. Być może trzeba będzie zagiąć przewody tak, aby dobrze przylegały.

3. Podłącz długi koniec diody LED do pinu 5, a krótki koniec do pinu 6.

Otóż to! Powinieneś zacząć widzieć miganie diody LED po kilku dniach, gdy Twój MudWatt rozwinie zdrową społeczność drobnoustrojów!

Co robią te komponenty?

Hacker Board: Hacker Board pobiera niskie napięcie i niski prąd pochodzące z MudWatta i zamienia je na krótkie impulsy wyższego napięcia i wyższego prądu.

Kondensator: Kondensator to mały element magazynujący energię. Jest w stanie gromadzić energię, gdy moc pochodzi z MudWatta, a następnie rozładowywać ją w szybkim wybuchu, aby mrugnąć diodą LED.

LED: Dioda elektroluminescencyjna (LED) pobiera elektrony rozładowywane przez kondensator i przekształca ich energię w energię świetlną.

Krok 6: Pomiar drobnoustrojów i mocy wyjściowej

Pobierz aplikację MudWatt Explorer z App Store lub Google Play. Będziesz go używać do mierzenia, rejestrowania i analizowania danych z MudWatt w kilku następnych krokach!

Krok 1: Gotowy, celuj… Mierz!

Gdy migacz w MudWatt zacznie migać, otwórz aplikację MudWatt Explorer i wybierz Zmierz z menu głównego. Ustaw migacz w celu na ekranie, a aplikacja automatycznie zmierzy Twoją moc i populację bakterii elektrycznych!

Krok 2: Rejestruj i analizuj wiele pomiarów

Zarejestruj kilka pomiarów, używając przycisku Rejestruj na ekranie Pomiar i przejdź do sekcji Analizuj w aplikacji, aby zobaczyć, jak działa Twój MudWatt w czasie!

Krok 3: Odkryj ukryty świat

Wykorzystaj swoje odczyty mocy, aby odblokować rozdziały zabawnego i edukacyjnego komiksu śledzącego Shewy, Electric Microbe. Odkryj magię drobnoustrojów, gdy Shewy bada ten złożony, błotnisty świat.

Krok 7: Notatka końcowa i zasoby dla majsterkowiczów

Dziękuję bardzo wszystkim, którzy skomentowali nasz post! Kiedy Instructables po raz pierwszy zaprosił nas do publikowania o MudWatt, nie byliśmy pewni, czy jest to odpowiednie dopasowanie, ponieważ rzeczywiście jest to produkt, i obawialiśmy się, że nasz Instructable będzie brzmiał jak reklama. Ale zdecydowaliśmy się to zrobić, ponieważ MudWatt jest w końcu zaprojektowany jako zestaw DIY MFC. Chociaż oczywiście jesteśmy podekscytowani, gdy ludzie kupują nasze produkty, jesteśmy również bardzo podekscytowani, gdy inspirujemy ich do tworzenia i eksperymentowania. Wiele osób poprosiło o więcej informacji na temat tworzenia własnych MFC przy użyciu gotowych części. Jest to całkowicie możliwe i poniżej udostępniamy odpowiednie zasoby. Odkryliśmy jednak, że wykonanie prawdziwego MFC z gotowych komponentów jest znacznie droższe niż zakup naszych komponentów. MudWatt zaczynał od gotowych komponentów, ale udało nam się obniżyć cenę, zamawiając materiały w bardzo dużych ilościach i samodzielnie je przetwarzając.

W przeszłości widzieliśmy kilka postów na temat DIY MFC, ale odkryliśmy, że projekty te obejmują wykorzystanie metalowych siatek, metalowych szczotek, drutu miedzianego i innych materiałów, które korodują w trudnych warunkach glebowych. Korzystanie z tych korozyjnych materiałów oznacza, że zamiast MFC produkujesz baterię korozyjną. Korozja ta często występuje na styku materiału elektrody i drutu. To złącze można uszczelnić żywicą epoksydową, ale w praktyce jest to bardzo trudne, zwłaszcza jeśli używasz elektrod o dużej powierzchni lub porowatych, których będziesz potrzebować, jeśli chcesz wytworzyć znaczną moc. Zabawne jest to, że ta korozja w rzeczywistości wytworzy znaczną moc, którą bardzo łatwo można pomylić z aktywnością mikrobiologiczną.

Oto kilka miejsc, w których można znaleźć niekorozyjne materiały do samodzielnego wykonania MFC:

Elektrody węglowe:

Drut tytanowy:

Układ pompy ładującej (do zasilania LED/elektroniki): S-882Z24-M5T1G

Zachęcamy do korzystania z MudWatta jako punktu startowego do własnych badań i bylibyśmy zachwyceni, gdybyś był w stanie stworzyć prawdziwy MFC przy użyciu gotowych materiałów po niższej cenie. Miłego eksperymentowania!