Mikrobipolttokennon (MFC) tekeminen mutaa käyttäen: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

MudWatt -mikrobipolttokenno (tunnetaan myös nimellä "Dirt Battery") on laite, joka käyttää bakteereja muuntaakseen mudassa olevan orgaanisen aineen sähköksi. Tämä opas opastaa sinua tekemään oman mikrobipolttokennon käyttämällä mitä tahansa MudWatt Science Kit -sarjaa

MudWattin tekemiseen tarvitset:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack tai MudWatt Classroom Pack
• Muta
• Mikä tahansa säiliö (jos käytät eri astiaa)

Kuinka MudWatt toimii: MudWatt on hauska ja opettavainen tiedesarja, joka käyttää maaperässä luonnollisesti esiintyviä mikro-organismeja sähkön tuottamiseen. Vaikka nämä paljaalla silmällä näkymättömät mikrobit, joiden ruumiinosa on kymmenesosa ihokarvan paksuudesta, elävät lähes koko maapallon maaperässä ja sedimentissä. Näiden erilaisten mikrobiyhteisöjen joukossa on erityisiä lajeja, joilla on ainutlaatuinen kyky vapauttaa elektroneja kehonsa ulkopuolelle osana hengitysprosessiaan.

MudWatt hyödyntää tätä merkittävää kykyä tarjoamalla näille mutapohjaisille mikrobeille kaksi johtavaa grafiittilevyä, joita kutsutaan anodeiksi ja katodeiksi. Anodi sijoitetaan mutaan, jossa elektrogeeniset mikrobit voivat kasvaa, kun taas katodi asetetaan päälle, jolloin se altistuu ilmassa olevalle hapelle (katso alla oleva MudWatt -kaavio).

Vaihe 1: Mudan tekeminen

Laita käsineet päällesi ja etsi 3-4 kourallista maata tai suopohjaa-mitä hajuisempi, sen parempi! Varmista, että maaperäsi on kylläinen, mutta ei keittoinen, lisäämällä tai kaatamalla vettä. Valinnainen: Lisää maaperään lisäravinteita, kuten MudWatt -pakkauksia, silputtuja paperituotteita tai jääkaapista tulevaa ruokaa.

Keskeiset huomautukset: Vältä sellaisten maaperien käyttöä, joissa on pieniä valkoisia palloja (perliitti), jotka ilmastavat maata. MudWattia käyttävät bakteerit ovat anaerobit, jotka tarvitsevat ympäristön ilman happea terveiden yhteisöjen rakentamiseksi.

Vaihe 2: Elektrodien valmistus

Taivuta molempia lankoja 90 ° siihen kohtaan, jossa muovivaippa päättyy. Suorista langan paljas pää. Vihreä lanka käytetään anodin valmistukseen ja oranssi lanka katodin valmistukseen. Työnnä anodijohdon paljas pää (vihreä) ohuen huopalevyn sivulle ja käytä mukana tulevia käsineitä. Yritä estää lanka poistumasta huopasta. Toista tämä vaihe katodijohdolla (oranssi) ja paksulla huopalevyllä.

Vaihe 3: Kokoaminen

Pakkaa tasainen muta kerros astian pohjaan, vähintään 1 cm syvälle. Aseta vaiheessa 3 rakentamasi anodi (vihreä) mudan päälle ja paina sitä lujasti alas puristaaksesi ilmakuplia. Täytä säiliösi vähintään 5 cm: n syvyisellä mudalla ja paina lujasti alas puristaaksesi ilmakuplia. Anna mudan levätä muutaman minuutin ajan ja valuta ylimääräinen neste pois. Aseta lopuksi katodi (oranssi) varovasti mudan päälle. Älä peitä katodia mudalla.

Vaihe 4: Lidding (alusten mukana tuleville MudWatt -sarjoille)

Jos pakkauksesi tuli MudWatt -astian mukana:

Poista käsineet ja kiinnitä hakkerilevy kannen sisennykseen. Vie elektrodijohdot kannen läpi. Puolipyöreää sisennystä kohden katodin (oranssi) tulisi olla vasemmalla ja anodin (vihreä) oikealla. Paina nyt kansi alas purkin päälle napsauttaaksesi sen paikalleen.

Vaihe 5: Piirin sulkeminen

1. Taivuta ja liitä katodijohdin (oranssi)+-merkkiin ja anodijohdin (vihreä)---merkintään Hacker Boardissa.

2. Liitä sinisen (10μF) kondensaattorin pitkä pää nastaan 1 ja lyhyt pää nastaan 2. Sinun on ehkä taivutettava johdot niin, että ne sopivat tiukasti.

3. Liitä LEDin pitkä pää nastaan 5 ja lyhyt pää nastaan 6.

Se siitä! Sinun pitäisi alkaa nähdä LED -vilkkuminen muutaman päivän kuluttua, kun MudWatt on kehittänyt terveen mikrobiyhteisön!

Mitä nämä komponentit tekevät?

Hakkerilauta: Hakkerilauta ottaa MudWattista tulevan matalan jännitteen ja pienvirran ja muuttaa lyhyiksi korkeamman jännitteen ja suuremman virran purskeiksi.

Kondensaattori: Kondensaattori on pieni energian varastointikomponentti. Se pystyy keräämään energiaa, kun MudWattista tulee virtaa, ja purkaa sen sitten nopeasti, jotta LED vilkkuu.

LED: Valoa emittoiva diodi (LED) ottaa kondensaattorin purkautuvat elektronit ja muuttaa näiden elektronien energian valoenergiaksi.

Vaihe 6: Mikrobien ja tehon mittaaminen

Lataa MudWatt Explorer -sovellus App Storesta tai Google Playsta. Käytät sitä MudWatt -tietojen mittaamiseen, tallentamiseen ja analysointiin muutaman seuraavan vaiheen aikana!

Vaihe 1: Valmis, tavoita… Mittaa!

Kun MudWattin vilkku vilkkuu, avaa MudWatt Explorer -sovellus ja valitse päävalikosta Mittaa. Aseta vilkkuvalo näytön kohdepaikkaan ja sovellus mittaa automaattisesti tehosi ja sähköbakteeripopulaation!

Vaihe 2: Tallenna ja analysoi useita mittauksia

Tallenna useita mittauksia käyttämällä Mittaus -näytön Tallenna -painiketta ja siirry sovelluksen Analysoi -osioon nähdäksesi, miten MudWatt -laitteesi toimii ajan mittaan!

Vaihe 3: Löydä piilotettu maailma

Käytä teholukemia avataksesi hauska ja opettavainen sarjakuva, joka seuraa Shewyä, sähkömikroa. Tutustu mikrobien taikuuteen, kun Shewy tutkii tätä monimutkaista, mutaista maailmaa.

Vaihe 7: Loppuhuomautus ja DIY -resurssit

Kiitos paljon kaikille postauksemme kommentoineille! Kun Instructables kutsui meidät ensimmäistä kertaa julkaisemaan MudWattia, emme olleet varmoja, sopiiko se oikeaan, koska se on todellakin tuote, ja olimme huolissamme siitä, että Instructable kuulostaa lopulta infomateriaalilta. Mutta päätimme tehdä sen, koska MudWatt on suunniteltu DIY MFC -paketiksi. Vaikka olemme tietysti innoissamme, kun ihmiset ostavat tuotteitamme, olemme myös erittäin innoissamme, kun inspiroimme ihmisiä jatkamaan omaa luomistaan ja kokeiluaan. Monet ihmiset ovat pyytäneet lisätietoja oman MFC: n luomiseksi valmiista osista. Tämä on täysin mahdollista, ja olemme antaneet siihen resursseja alla. Olemme kuitenkin havainneet, että oikean MFC: n valmistaminen valmiista komponenteista on huomattavasti kalliimpaa kuin komponenttien ostaminen. MudWatt alkoi itse asiassa käyttää valmiita komponentteja, mutta olemme onnistuneet saamaan hinnan alas tilaamalla materiaaleja erittäin suurina määrinä ja käsittelemällä ne itse.

Olemme nähneet useita viestejä DIY MFC -laitteista aiemmin, mutta olemme havainneet, että näihin hankkeisiin kuuluu metalliverkkojen, metalliharjojen, kuparilangan ja muiden materiaalien käyttö, jotka syövyttävät ankarissa maaperäolosuhteissa. Näiden syövyttävien materiaalien käyttö tarkoittaa, että teet korroosiopariston MFC: n sijaan. Korroosio esiintyy usein elektrodimateriaalin ja langan välisessä liitoksessa. Tämä risteys voidaan tiivistää epoksilla, mutta tämä on erittäin vaikeaa tehdä käytännössä, varsinkin jos käytät suuren pinta-alan tai huokoisia elektrodeja, joita tarvitset, jos haluat tuottaa merkittävää tehoa. Hauska asia on, että tämä korroosio tuottaa itse asiassa merkittävää tehoa, joka voidaan helposti erehtyä tulemaan mikrobitoiminnasta.

Voit tehdä oman DIY MFC: n seuraavista paikoista syövyttämättömiä materiaaleja:

Hiilielektrodit:

Titaanilanka:

Latauspumpun siru (LED/elektroniikka): S-882Z24-M5T1G

Suosittelemme, että käytät MudWattia oman tutkimuksen lähtökohtana, ja olisimme innoissamme, jos pystyt luomaan todellisen MFC: n käyttämällä valmiita materiaaleja halvemmalla hinnalla. Hyvää kokeilua!