Jak vyrobit mikrobiální palivový článek (MFC) pomocí bahna: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Mikrobiální palivový článek MudWatt (láskyplně přezdívaný „Dirt Battery“) je zařízení, které pomocí bakterií přeměňuje organickou hmotu nacházející se v bahně na elektřinu. Tento instruktáž vás provede výrobou vlastního mikrobiálního palivového článku pomocí jakékoli vědecké sady MudWatt

K výrobě MudWattu budete potřebovat:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack nebo MudWatt Classroom Pack
• Bláto
• Jakýkoli kontejner (pokud používáte jinou nádobu)

Jak funguje MudWatt: MudWatt je zábavná a vzdělávací sada pro vědu, která k výrobě elektřiny využívá mikroorganismy přirozeně se vyskytující v půdě. I když jsou tyto mikroby neviditelné pouhým okem, mají těla o desetinu tloušťky lidského vlasu, žijí prakticky ve všech půdách a sedimentech na planetě. Mezi těmito rozmanitými společenstvími mikrobů jsou konkrétní druhy, které mají jedinečnou schopnost uvolňovat elektrony mimo svá těla v rámci svého dýchacího procesu.

MudWatt využívá tuto pozoruhodnou schopnost tím, že poskytuje těmto mikrobům na bázi bláta dva vodivé grafitové disky, nazývané anoda a katoda. Anoda je umístěna v bahně, kde mohou růst elektrogenní mikroby, zatímco katoda je umístěna nahoře a vystavuje ji kyslíku ve vzduchu (viz MudWattův diagram níže).

Krok 1: Výroba bahna

Nasaďte si rukavice a najděte 3–4 hrsti hlíny nebo bažiny-čím smradlavější, tím lepší! Přidáním nebo vylitím vody zajistěte, aby byla vaše půda nasycená, ale ne polévková. Volitelné: Přidejte do půdy další živiny, například obaly MudWatt, skartované papírové výrobky nebo potraviny z lednice.

Klíčové poznámky: Nepoužívejte půdy s malými bílými kuličkami (perlit), které provzdušňují půdu. Bakterie, které pohánějí MudWatt, jsou anaerobní organismy, které k vybudování zdravých komunit potřebují prostředí bez kyslíku.

Krok 2: Výroba elektrod

Ohněte oba dráty o 90 ° v místech, kde končí plastové pouzdro. Narovnejte holý konec drátu. Zelený vodič bude použit k výrobě anody a oranžový bude použit k výrobě katody. Zasuňte holý konec anodového (zeleného) drátu do boku tenkého plstěného disku a noste přiložené rukavice. Pokuste se zabránit tomu, aby drát opouštěl plst. Tento krok opakujte s katodovým (oranžovým) drátem a tlustým plstěným kotoučem.

Krok 3: Sestavení

Zabalte rovnoměrnou vrstvu bahna na dno nádoby, nejméně 1 cm hlubokou. Umístěte anodu (zelenou), kterou jste zkonstruovali v kroku 3, na bahno a pevně ji zatlačte, aby se vytlačily vzduchové bubliny. Naplňte svůj kontejner větším množstvím bahna, alespoň 5 cm hlubokým, a pevně zatlačte, aby se vytlačily vzduchové bubliny. Nechte své bahno několik minut odpočinout a vypusťte přebytečnou tekutinu. Nakonec jemně položte katodu (oranžovou) na bahno. Nezakrývejte katodu bahnem.

Krok 4: Lidding (pro soupravy MudWatt dodávané s nádobami)

Pokud byla vaše souprava dodána s nádobou MudWatt:

Sundejte si rukavice a připevněte hackerskou desku k prohlubni na víku. Protáhněte vodiče elektrody víkem. Tváří v tvář půlkruhovému odsazení by katoda (oranžová) měla být vlevo a anoda (zelená) vpravo. Nyní zatlačte víko dolů na nádobu, aby zapadlo na místo.

Krok 5: Uzavření obvodu

1. Ohněte a připojte katodový vodič (oranžový) k „+“a anodový vodič (zelený) k „-“na hackerské desce.

2. Připojte dlouhý konec modrého (10μF) kondenzátoru ke kolíku 1 a jeho krátký konec ke kolíku 2. Možná budete muset ohnout vodiče tak, aby těsně přiléhaly.

3. Připojte dlouhý konec LED ke kolíku 5 a jeho krátký konec ke kolíku 6.

A je to! LED dioda by měla začít blikat po několika dnech, jakmile si váš MudWatt vytvoří zdravou komunitu mikrobů!

Co tyto komponenty dělají?

Hacker Board: Hacker Board odebírá nízké napětí a nízký proud přicházející z MudWatt a převádí se na krátké dávky vyššího napětí a vyššího proudu.

Kondenzátor: Kondenzátor je malá součást pro ukládání energie. Je schopen akumulovat energii, když přichází energie z MudWatt, a poté tuto energii rychle vybít, aby blikala LED.

LED: Světelná dioda (LED) odebírá elektrony vybíjené kondenzátorem a převádí energii těchto elektronů na světelnou energii.

Krok 6: Měření mikrobů a výkonu

Stáhněte si aplikaci MudWatt Explorer z App Store nebo Google Play. Budete jej používat k měření, zaznamenávání a analýze vašich dat MudWatt v několika dalších krocích!

Krok 1: Připravte se, zaměřte se … měřte!

Jakmile začne blikat kontrolka MudWatt, otevřete aplikaci MudWatt Explorer a v hlavní nabídce vyberte možnost Měřit. Umístěte blinkr do cíle na obrazovce a aplikace automaticky změří vaši sílu a populaci elektrických bakterií!

Krok 2: Zaznamenejte a analyzujte více měření

Zaznamenejte několik měření pomocí tlačítka Nahrát na obrazovce Měření a v sekci Analýza aplikace zjistíte, jak váš MudWatt funguje v průběhu času!

Krok 3: Objevte skrytý svět

Pomocí svých naměřených hodnot odemkněte kapitoly zábavného a vzdělávacího komiksu po Shewy, elektrickém mikrobu. Objevte kouzlo mikrobů, zatímco Shewy zkoumá tento složitý, blátivý svět.

Krok 7: Závěrečná poznámka a prostředky pro kutily

Děkuji moc všem, kteří komentovali náš příspěvek! Když nás Instructables poprvé pozvali, abychom zveřejnili informace o MudWatt, nebyli jsme si jisti, zda to bylo správné, protože se skutečně jedná o produkt, a obávali jsme se, že náš Instructable nakonec bude znít jako infomercial. Ale rozhodli jsme se to udělat, protože MudWatt je koneckonců koncipován jako kutilský MFC kit. I když jsme samozřejmě nadšeni, když si lidé kupují naše produkty, jsme také velmi nadšeni, když lidi inspirujeme k vlastní tvorbě a experimentování. Mnoho lidí požadovalo více informací pro vytváření vlastních MFC pomocí běžně dostupných dílů. To je zcela možné a my jsme k tomu poskytli zdroje níže. Zjistili jsme však, že výroba skutečného MFC s běžně dostupnými součástmi je výrazně dražší než nákup našich komponent. MudWatt ve skutečnosti začal používat běžně dostupné komponenty, ale podařilo se nám snížit cenu objednáním materiálů ve velmi velkém množství a jejich vlastním zpracováním.

V minulosti jsme viděli několik příspěvků o DIY MFC, ale zjistili jsme, že tyto projekty zahrnují použití kovových sítí, kovových kartáčů, měděného drátu a dalších materiálů, které korodují v drsném půdním prostředí. Použití těchto korozivních materiálů znamená, že místo MFC vyrábíte korozní baterii. Tato koroze se často vyskytuje na křižovatce mezi materiálem elektrody a drátem. Toto spojení lze utěsnit epoxidem, ale to je v praxi velmi obtížné, zvláště pokud používáte elektrody s velkým povrchem nebo porézní elektrody, které budete potřebovat, pokud chcete produkovat nějaký významný výkon. Vtipné je, že tato koroze ve skutečnosti produkuje nějakou významnou sílu, kterou lze velmi snadno zaměnit za příčinu v mikrobiální aktivitě.

Pro výrobu vlastního DIY MFC najdete několik míst, kde můžete najít nekorozivní materiály:

Uhlíkové elektrody:

Titanový drát:

Čip nabíjecího čerpadla (pro napájení LED/elektroniky): S-882Z24-M5T1G

Doporučujeme vám použít MudWatt jako startovací bod pro vlastní výzkum a byli bychom nadšeni, kdybyste dokázali vytvořit skutečný MFC s použitím běžných materiálů za nižší cenu. Šťastné experimentování!