Mikrobás üzemanyagcella (MFC) készítése iszap használatával: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A MudWatt mikrobiális üzemanyagcella (szeretettel "Dirt Battery" -nak nevezik) egy olyan eszköz, amely baktériumok segítségével alakítja át az iszapban található szerves anyagokat elektromos árammá. Ez az oktatóanyag végigvezeti Önt a saját mikrobiális üzemanyagcellájának elkészítésén bármilyen MudWatt Science Kit segítségével

MudWatt készítéséhez szüksége lesz:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack vagy MudWatt Classroom Pack
• Sár
• Bármilyen tartály (ha másik edényt használ)

A MudWatt működése: A MudWatt egy szórakoztató és oktató tudománykészlet, amely a talajban található természetes mikroorganizmusokat használja fel áram előállítására. Bár szabad szemmel láthatatlanok, ezek a mikrobák, amelyek testének vastagsága tizede az emberi hajszálnak, a bolygó szinte minden talaján és üledékén élnek. A mikrobák ezen változatos közösségei között vannak olyan fajok, amelyek egyedülálló képességgel rendelkeznek, hogy légzési folyamatuk részeként elektronokat bocsátanak ki a testükön kívül.

A MudWatt kihasználja ezt a figyelemre méltó képességet, mivel ezeket az iszapbázisú mikrobákat két vezető grafitkoronggal látja el, amelyeket anódnak és katódnak neveznek. Az anódot az iszapba helyezik, ahol az elektrogén mikrobák szaporodhatnak, míg a katódot a tetejére helyezik, hogy a levegő oxigénjének tegyék ki (lásd az alábbi MudWatt diagramot).

1. lépés: Sár készítése

Vegyél fel kesztyűt, és találj 3-4 marék talajt vagy mocsári gubát-minél szagosabb, annál jobb! A víz hozzáadásával vagy leöntésével győződjön meg arról, hogy a talaj telített, de nem leveses. Választható: Adjon hozzá további tápanyagokat a talajhoz, például MudWatt csomagolást, aprított papírtermékeket vagy a hűtőszekrényből származó élelmiszereket.

Főbb megjegyzések: Kerülje a kis fehér golyókkal (perlit) rendelkező talajok használatát, amelyek levegőztetik a talajt. A MudWattot tápláló baktériumok anaerobok, amelyeknek oxigénmentes környezetre van szükségük az egészséges közösségek felépítéséhez.

2. lépés: Elektródák készítése

Hajlítsa mindkét vezetéket 90 ° -kal, ahol a műanyag hüvely véget ér. Egyenesítse ki a huzal csupasz végét. A zöld huzalból készül az anód, a narancssárga huzalból pedig a katód. Illessze az anód (zöld) vezetékének csupasz végét a vékony filctárcsa oldalába, miközben a mellékelt kesztyűt viseli. Próbálja meg megakadályozni, hogy a huzal kilépjen a filcből. Ismételje meg ezt a lépést a katód (narancssárga) dróttal és a vastag filc tárcsával.

3. lépés: Összeszerelés

Töltsön egyenletes iszapréteget a tartály aljába, legalább 1 cm mélyen. Helyezze az anódot (zöld), amelyet a 3. lépésben készített, a sár tetejére, erősen nyomja le, hogy kiszorítsa a légbuborékokat. Töltse fel a tartályt több, legalább 5 cm mély iszappal, erősen nyomja le, hogy kiszorítsa a légbuborékokat. Hagyja az iszapot néhány percig pihenni, és engedje le a felesleges folyadékot. Végül óvatosan helyezze a katódot (narancssárga) a sár tetejére. Ne takarja el a katódot sárral.

4. lépés: Lefedés (MudWatt készletekhez, amelyek hajókhoz tartoznak)

Ha a készlet a MudWatt edényhez került:

Vegye le a kesztyűjét, és rögzítse a Hacker táblát a fedél mélyedésébe. Vezesse át az elektróda vezetékeket a fedélen. A félköríves behúzással szemben a katódnak (narancssárga) a bal oldalon, az anódnak (zöld) pedig a jobb oldalon kell lennie. Most nyomja le a fedelet az edényre, hogy a helyére pattanjon.

5. lépés: Az áramkör lezárása

1. Hajlítsa meg és csatlakoztassa a katóddrótot (narancssárga) a „+” jelzéshez, az anóddrótot (zöld) pedig a „-” jelhez a Hacker táblán.

2. Csatlakoztassa a kék (10μF) kondenzátor hosszú végét az 1. tűhöz, rövid végét a 2. tűhöz. Előfordulhat, hogy a vezetékeket úgy kell hajlítani, hogy szorosan illeszkedjenek.

3. Csatlakoztassa a LED hosszú végét az 5. tűhöz, rövid végét a 6. tűhöz.

Ez az! Látni kell a LED villogását néhány nap múlva, miután a MudWatt kifejlesztette az egészséges mikrobák közösségét!

Mit tesznek ezek az összetevők?

Hacker Board: A Hacker Board felveszi a MudWatt -ból származó alacsony feszültséget és gyenge áramot, és rövid, magasabb feszültségű és nagyobb áramú sorozatokká alakítja át.

Kondenzátor: A kondenzátor egy kis energiatároló alkatrész. Képes energiát felhalmozni, amikor áramot kap a MudWatt, majd gyorsan lemeríti ezt az energiát, hogy villogjon a LED.

LED: A fénykibocsátó dióda (LED) felveszi a kondenzátor által kisült elektronokat, és az elektronok energiáját fényenergiává alakítja át.

6. lépés: A mikrobák és a teljesítmény leadása

Töltse le a MudWatt Explorer alkalmazást az App Store -ból vagy a Google Playről. Ezt fogja használni a MudWatt adatok mérésére, rögzítésére és elemzésére a következő néhány lépésben!

1. lépés: Kész, cél … Mérjen!

Miután a MudWatt villogója villog, nyissa meg a MudWatt Explorer alkalmazást, és válassza a főmenüben a Mérés lehetőséget. Állítsa be a villogót a képernyőn lévő célpontba, és az alkalmazás automatikusan méri a teljesítményét és az elektromos baktériumok populációját!

2. lépés: Több mérés rögzítése és elemzése

Rögzítsen több mérést a Mérés képernyő Rögzítés gombjával, és lépjen az alkalmazás Elemzés részébe, és nézze meg, hogyan működik a MudWatt idővel!

3. lépés: Fedezzen fel egy rejtett világot

Használja a teljesítményértékeket a Shewy, az elektromos mikroba nyomán egy szórakoztató és tanulságos képregény fejezeteinek feloldásához. Fedezze fel a mikrobák varázslatát, miközben Shewy felfedezi ezt az összetett, sáros világot.

7. lépés: Záró megjegyzés és barkács erőforrások

Köszönöm szépen mindenkinek, aki hozzászólt hozzászólásunkhoz! Amikor az Instructables először meghívott minket, hogy írjunk a MudWatt -ról, nem voltunk biztosak benne, hogy ez a megfelelő illeszkedés, mivel valóban termékről van szó, és aggódtunk, hogy az Instructable végül infomerciálisnak tűnik. De úgy döntöttünk, hogy megtesszük, mert a MudWatt mégis DIY MFC készlet. Természetesen izgatottak vagyunk, amikor az emberek megvásárolják termékeinket, de nagyon izgatottak vagyunk, amikor arra inspiráljuk az embereket, hogy folytassák saját alkotásukat és kísérleteiket. Sokan további információkat kértek saját készítésű MFC-k létrehozásához a polcon lévő alkatrészek használatával. Ez teljesen lehetséges, és az alábbiakban forrásokat biztosítottunk ehhez. Azt tapasztaltuk azonban, hogy a valódi MFC készítése a kész elemekkel lényegesen drágább, mint az alkatrészek megvásárlása. A MudWatt valójában a polcról származó alkatrészek használatával kezdődött, de sikerült lecsökkentenünk az árat azáltal, hogy nagyon nagy mennyiségben rendeltünk anyagokat és magunk dolgoztuk fel őket.

Korábban több bejegyzést is láttunk a DIY MFC -kről, de azt tapasztaltuk, hogy ezek a projektek fémhálók, fémkefék, rézhuzalok és más anyagok használatát foglalják magukban, amelyek korróziót okoznak a zord talajban. Ezen maró anyagok használata azt jelenti, hogy korróziós akkumulátort készít az MFC helyett. Ez a korrózió gyakran előfordul az elektróda anyaga és a huzal találkozásánál. Ez a csomópont epoxival lezárható, de ezt a gyakorlatban nagyon nehéz megtenni, különösen akkor, ha nagy felületű vagy porózus elektródákat használ, amelyekre akkor lesz szüksége, ha jelentős energiát szeretne termelni. A vicces az, hogy ez a korrózió valójában jelentős energiát fog termelni, amit nagyon könnyen összetéveszthetünk a mikrobiális aktivitással.

A saját DIY MFC készítéséhez itt van néhány hely, ahol nem korrozív anyagokat találhat:

Szén-elektródák:

Titánhuzal:

Töltőszivattyús chip (LED/elektronika áramellátásához): S-882Z24-M5T1G

Javasoljuk, hogy használja a MudWatt-ot saját kutatásának indítópontjaként, és nagyon örülnénk, ha valódi MFC-t hozhat létre a polcról származó anyagok használatával olcsóbb áron. Jó kísérletezést!