Hvordan lage en mikrobiell brenselcelle (MFC) ved bruk av gjørme: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

MudWatt mikrobielle brenselcelle (kjærlig kalt "smussbatteriet") er en enhet som bruker bakterier for å konvertere det organiske stoffet som finnes i gjørme til elektrisitet. Denne instruksen vil lede deg gjennom å lage din egen mikrobielle brenselcelle ved hjelp av et MudWatt Science Kit

For å lage en MudWatt trenger du:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack eller MudWatt Classroom Pack
• Søle
• Enhver beholder (hvis du bruker et annet fartøy)

Slik fungerer MudWatt: MudWatt er et morsomt og lærerikt vitenskapelig sett som bruker mikroorganismer som finnes naturlig i jord for å generere elektrisitet. Selv om disse mikrober er usynlige for det blotte øye, lever de med nesten en tiendedel tykkelse av et menneskehår gjennom praktisk talt all jord og sediment på planeten. Blant disse mangfoldige mikrobiesamfunnene er spesielle arter som har den unike evnen til å frigjøre elektroner utenfor kroppen som en del av respirasjonsprosessen.

MudWatt utnytter denne bemerkelsesverdige evnen ved å gi disse gjørme-baserte mikrober to ledende grafittskiver, kalt en anode og katode. Anoden plasseres inne i gjørma der de elektrogene mikrober kan vokse, mens katoden plasseres på toppen og utsetter den for oksygen i luften (se MudWatt -diagrammet nedenfor).

Trinn 1: Making Mud

Ta på deg hansker og finn 3-4 håndfuller jord eller sumpestrikk-jo luktigere jo bedre! Sørg for at jorden din er mettet, men ikke suppe ved å tilsette eller helle av vann. Valgfritt: Tilfør ekstra næringsstoffer til jorden din, for eksempel MudWatt -emballasje, makulerte papirprodukter eller mat fra kjøleskapet.

Viktige notater: Unngå å bruke jord med små hvite kuler (perlit) som lufter jorda. Bakteriene som driver MudWatt er anaerober som trenger et miljø uten oksygen for å bygge sunne lokalsamfunn.

Trinn 2: Lag elektroder

Bøy begge ledningene 90 ° der plastkappen ender. Rett ut den blanke enden av ledningen. Den grønne ledningen vil bli brukt til å lage anoden, og den oransje ledningen vil bli brukt til å lage katoden. Sett den blanke enden av anode (grønn) ledning inn i siden av den tynne filtskiven mens du bruker hanskene som følger med. Prøv å unngå at ledningen forlater filten. Gjenta dette trinnet med katodetråden (oransje) og den tykke filtskiven.

Trinn 3: Montering

Pak et jevnt lag gjørme ned i bunnen av beholderen, minst 1 cm dyp. Plasser anoden (grønn) du konstruerte i trinn 3 på toppen av gjørma, trykk den godt ned for å presse ut luftbobler. Fyll beholderen med mer gjørme, minst 5 cm dypt, trykk godt ned for å presse ut luftbobler. La gjørmen hvile i noen minutter og tøm overflødig væske. Legg til slutt katoden (oransje) forsiktig oppå gjørma. Ikke dekk katoden med gjørme.

Trinn 4: Lidding (for MudWatt -sett som følger med fartøyer)

Hvis settet ditt fulgte med MudWatt -fartøyet:

Ta av hanskene og fest hackerbrettet i fordypningen på lokket. Før elektrodetrådene gjennom lokket. Vendt mot halvsirkelformet innrykk, bør katoden (oransje) være til venstre og anoden (grønn) til høyre. Trykk nå lokket ned på glasset for å sette det på plass.

Trinn 5: Lukking av kretsen

1. Bøy og koble katodetråden (oransje) til ‘+’ og anodetråden (grønn) til ‘-’ på Hacker Board.

2. Koble den lange enden av den blå (10μF) kondensatoren til pinne 1 og den korte enden til pinne 2. Du må kanskje bøye ledningene slik at de sitter godt.

3. Koble LED -lampens lange ende til pin 5 og den korte enden til pin 6.

Det er det! Du bør begynne å se lysdioden blinke etter noen dager, når MudWatt har utviklet et sunt samfunn av mikrober!

Hva gjør disse komponentene?

Hacker Board: Hacker Board tar lavspenningen og lavstrømmen som kommer fra MudWatt og konverterer til korte utbrudd av høyere spenning og høyere strøm.

Kondensator: Kondensatoren er en liten energilagringskomponent. Den er i stand til å bygge opp energi når strøm kommer inn fra MudWatt, og deretter tømme den energien i et raskt utbrudd for å blinke LED -en.

LED: Lysemitterende diode (LED) tar elektronene som tømmes av kondensatoren og konverterer elektronenes energi til lysenergi.

Trinn 6: Måling av mikrober og effekt

Last ned MudWatt Explorer -appen på App Store eller Google Play. Du vil bruke den til å måle, registrere og analysere MudWatt -dataene dine i de neste trinnene!

Trinn 1: Klar, sikte… Mål!

Når blinken til MudWatt blinker, åpner du MudWatt Explorer -appen og velger Mål fra hovedmenyen. Sett opp blinklyset i målet på skjermen, og appen vil automatisk måle kraften din og befolkningen av elektriske bakterier!

Trinn 2: Registrer og analyser flere målinger

Registrer flere målinger ved å bruke Record -knappen på måleskjermen, og gå til delen Analyser i appen for å se hvordan MudWatt fungerer over tid!

Trinn 3: Oppdag en skjult verden

Bruk kraftavlesningene dine til å låse opp kapitler i en morsom og lærerik tegneserie etter Shewy, Electric Microbe. Oppdag mikrobernes magi mens Shewy utforsker denne komplekse, gjørmete verden.

Trinn 7: En avsluttende lapp og DIY -ressurser

Tusen takk til alle som har kommentert innlegget vårt! Da Instructables først inviterte oss til å skrive om MudWatt, var vi ikke sikre på om det var riktig passform, siden det faktisk er et produkt, og vi var bekymret for at Instructable ville ende ut som en infomercial. Men vi bestemte oss for å gjøre det fordi MudWatt tross alt er designet for å være et DIY MFC -sett. Selv om vi selvfølgelig er begeistret når folk kjøper produktene våre, er vi også veldig glade når vi inspirerer folk til å forfølge sin egen skapelse og eksperimentering. Mange mennesker har bedt om mer informasjon for å lage sin egen MFC ved hjelp av hyller-deler. Dette er fullt mulig å gjøre, og vi har gitt ressurser til det nedenfor. Vi har imidlertid funnet ut at det er betydelig dyrere å lage en ekte MFC med hyller-komponenter enn å kjøpe komponentene våre. MudWatt begynte faktisk å bruke komponenter fra hyllen, men vi har klart å få ned prisen ved å bestille materialer i veldig store mengder og bearbeide dem selv.

Vi har sett flere innlegg om DIY MFC -er tidligere, men vi har funnet ut at disse prosjektene inkluderer bruk av metallmasker, metallbørster, kobbertråd og andre materialer som tærer på tøffe jordmiljøer. Å bruke disse etsende materialene betyr at du lager et korrosjonsbatteri i stedet for en MFC. Denne korrosjonen oppstår ofte i krysset mellom elektrodematerialet og ledningen. Dette krysset kan forsegles med epoksy, men dette er veldig vanskelig å gjøre i praksis, spesielt hvis du bruker elektroder med høyt overflate eller porøse elektroder, som du trenger hvis du vil produsere betydelig kraft. Det morsomme er at denne korrosjonen faktisk vil gi en betydelig kraft, noe som lett kan forveksles med mikrobiell aktivitet.

For å lage din egen DIY MFC, her er noen steder du kan finne ikke-etsende materialer:

Karbonelektroder:

Titanium Wire:

Ladepumpebrikke (for strøm og LED/elektronikk): S-882Z24-M5T1G

Vi oppfordrer deg til å bruke MudWatt som et utgangspunkt for din egen forskning, og vi ville være begeistret hvis du er i stand til å lage en ekte MFC ved hjelp av materialer fra hyllen til en billigere pris. Glad i å eksperimentere!