Hur man gör en mikrobiell bränslecell (MFC) med lera: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Den mikrobiella bränslecellen MudWatt (kallad "smutsbatteriet") är en enhet som använder bakterier för att omvandla det organiska materialet som finns i lera till elektricitet. Denna instruktionsbok hjälper dig att skapa din egen mikrobiella bränslecell med hjälp av ett MudWatt Science Kit

För att göra en MudWatt behöver du:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack eller MudWatt Classroom Pack
• Lera
• Varje behållare (om du använder ett annat fartyg)

Hur MudWatt fungerar: MudWatt är ett roligt och lärorikt vetenskapligt kit som använder mikroorganismer som finns naturligt i jorden för att generera elektricitet. Även om de är osynliga för blotta ögat lever dessa mikrober, med kroppar en tiondel av tjockleken på ett människohår, i nästan all jord och sediment på planeten. Bland dessa olika mikroorganismer finns särskilda arter som har den unika förmågan att frigöra elektroner utanför sina kroppar som en del av deras andningsprocess.

MudWatt utnyttjar denna anmärkningsvärda förmåga genom att förse dessa lerbaserade mikrober med två ledande grafitskivor, kallade en anod och katod. Anoden placeras i leran där de elektrogene mikroberna kan växa, medan katoden placeras ovanpå och utsätter den för syre i luften (se MudWatt -diagrammet nedan).

Steg 1: Gör lera

Ta på dig handskar och hitta 3-4 nävar jord eller sumpgräs-ju luktigare desto bättre! Se till att din jord är mättad men inte soppig genom att antingen tillsätta eller hälla av vatten. Valfritt: Lägg till extra näringsämnen i din jord, till exempel MudWatt -förpackningar, strimlade pappersprodukter eller mat från ditt kylskåp.

Viktiga anmärkningar: Undvik att använda jord med små vita kulor (perlit) som luftar jorden. Bakterierna som driver MudWatt är anaerober som behöver en miljö utan syre för att bygga friska samhällen.

Steg 2: Tillverkning av elektroder

Böj båda trådarna 90 ° där plasthöljet slutar. Räta ut den enda änden av tråden. Den gröna tråden kommer att användas för att göra anoden, och den orange tråden kommer att användas för att göra katoden. För in den enda änden av anod (grön) tråd i sidan av den tunna filtskivan medan du bär de medföljande handskarna. Försök att hålla tråden från att lämna filten. Upprepa detta steg med katodtråden och den tjocka filtskivan.

Steg 3: Montering

Packa ett jämnt lager av lera i behållarens botten, minst 1 cm djupt. Placera anoden (grön) som du konstruerade i steg 3 ovanpå leran, tryck ner den ordentligt för att pressa ut luftbubblor. Fyll behållaren med mer lera, minst 5 cm djupt, tryck ner ordentligt för att pressa ut luftbubblor. Låt din lera vila i några minuter och töm överflödig vätska. Lägg slutligen katoden (orange) försiktigt ovanpå leran. Täck inte katoden med lera.

Steg 4: Lidding (för MudWatt -kit som följer med fartyg)

Om ditt kit följde med MudWatt -kärlet:

Ta av dina handskar och fäst hackerskivan i fördjupningen på locket. För elektrodtrådarna genom locket. Mot den halvcirkelformiga fördjupningen bör katoden (orange) vara till vänster och anoden (grön) till höger. Tryck nu ner locket på burken för att fästa den på plats.

Steg 5: Stäng kretsen

1. Böj och anslut katodtråden (orange) till ‘+’ och anodtråden (grön) till ‘-’ på Hacker Board.

2. Anslut den långa änden av den blå (10μF) kondensatorn till stift 1 och dess korta ände till stift 2. Du kan behöva böja ledningarna så att de sitter snyggt.

3. Anslut lysdiodens långa ände till stift 5 och dess korta ände till stift 6.

Det är allt! Du bör börja se lysdioden blinka efter några dagar, när din MudWatt har utvecklat en hälsosam grupp av mikrober!

Vad gör dessa komponenter?

Hacker Board: Hacker Board tar den låga spänningen och den låga strömmen som kommer från MudWatt och omvandlas till korta utbrott av högre spänning och högre ström.

Kondensator: Kondensatorn är en liten energilagringskomponent. Den kan bygga upp energi när strömmen kommer in från MudWatt och sedan ladda ur den energin i ett snabbt utbrott för att blinka lysdioden.

LED: Light Emitting Diode (LED) tar elektronerna som laddas ur kondensatorn och omvandlar elektronernas energi till ljusenergi.

Steg 6: Mät mikrober och effekt

Ladda ner MudWatt Explorer -appen i App Store eller Google Play. Du kommer att använda den för att mäta, registrera och analysera dina MudWatt -data i några få nästa steg!

Steg 1: Klar, sikta … Mät!

När din MudWatt -blinkare blinkar, öppna MudWatt Explorer -appen och välj Mät från huvudmenyn. Ställ upp blinkaren i målet på skärmen och appen mäter automatiskt din kraft och din population av elektriska bakterier!

Steg 2: Registrera och analysera flera mätningar

Spela in flera mätningar med inspelningsknappen på mätskärmen och gå till avsnittet Analysera i appen för att se hur ditt MudWatt fungerar över tid!

Steg 3: Upptäck en dold värld

Använd dina kraftavläsningar för att låsa upp kapitel i en rolig och lärorik serie efter Shewy, Electric Microbe. Upptäck mikrobernas magi när Shewy utforskar denna komplexa, leriga värld.

Steg 7: En avslutande anteckning och DIY -resurser

Tack så mycket till alla som har kommenterat vårt inlägg! När Instructables först bjöd in oss att skriva om MudWatt var vi inte säkra på om det var rätt passform, eftersom det verkligen är en produkt, och vi var oroliga att vår Instructable skulle låta som en infomercial. Men vi bestämde oss för att göra det eftersom MudWatt trots allt är utformat för att vara ett DIY MFC -kit. Även om vi naturligtvis är glada när människor köper våra produkter, är vi också väldigt glada när vi inspirerar människor att fortsätta sitt eget skapande och experimentera. Många har begärt mer information för att skapa sin egen MFC med hjälp av reservdelar. Detta är fullt möjligt att göra, och vi har tillhandahållit resurser för det nedan. Vi har dock funnit att det är betydligt dyrare att göra en äkta MFC med komponenter från hyllan än att köpa våra komponenter. MudWatt började faktiskt använda komponenter från hyllan, men vi har lyckats få ner priset genom att beställa material i mycket stora mängder och bearbeta dem själva.

Vi har tidigare sett flera inlägg om DIY MFC: er, men vi har funnit att dessa projekt inkluderar användning av metallnät, metallborstar, koppartråd och andra material som korroderar i tuffa jordmiljöer. Att använda dessa frätande material innebär att du gör ett korrosionsbatteri istället för en MFC. Den korrosionen uppträder ofta vid korsningen mellan elektrodmaterialet och tråden. Denna korsning kan förseglas med epoxi, men det är mycket svårt att göra i praktiken, särskilt om du använder elektroder med hög yta eller porösa elektroder, vilket du behöver om du vill producera någon betydande effekt. Det roliga är att denna korrosion faktiskt kommer att producera en betydande kraft, vilket mycket lätt kan misstas komma från mikrobiell aktivitet.

För att göra din egen DIY MFC, här är några ställen där du kan hitta icke-frätande material:

Kolelektroder:

Titanium Wire:

Laddpumpchip (för ström och LED/elektronik): S-882Z24-M5T1G

Vi uppmuntrar dig att använda MudWatt som en utgångspunkt för din egen forskning, och vi skulle vara glada om du kan skapa en äkta MFC med hjälp av hyllmaterial till ett billigare pris. Glad att experimentera!