Hoe maak je een microbiële brandstofcel (MFC) met modder - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

De MudWatt microbiële brandstofcel (liefkozend de "vuilbatterij" genoemd) is een apparaat dat bacteriën gebruikt om de organische stof in modder om te zetten in elektriciteit. Deze Instructable helpt je bij het maken van je eigen microbiële brandstofcel met behulp van een MudWatt Science Kit

Om een MudWatt te maken, heb je nodig:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack of MudWatt Classroom Pack
• Modder
• Elke container (als u een ander vat gebruikt)

Hoe de MudWatt werkt: De MudWatt is een leuke en educatieve wetenschappelijke kit die de micro-organismen gebruikt die van nature in de bodem voorkomen om elektriciteit op te wekken. Hoewel onzichtbaar voor het blote oog, leven deze microben, met lichamen een tiende van de dikte van een mensenhaar, in vrijwel alle grond en sediment op de planeet. Onder deze diverse gemeenschappen van microben bevinden zich bepaalde soorten die het unieke vermogen hebben om elektronen buiten hun lichaam vrij te geven als onderdeel van hun ademhalingsproces.

De MudWatt maakt gebruik van dit opmerkelijke vermogen door deze op modder gebaseerde microben te voorzien van twee geleidende grafietschijven, een anode en een kathode. De anode wordt in de modder geplaatst waar de elektrogene microben kunnen groeien, terwijl de kathode bovenop wordt geplaatst en deze blootstelt aan zuurstof in de lucht (zie MudWatt-diagram hieronder).

Stap 1: Modder maken

Trek handschoenen aan en zoek 3-4 handenvol aarde of moerasslijm - hoe geuriger, hoe beter! Zorg ervoor dat uw grond verzadigd maar niet soepachtig is door water toe te voegen of af te gieten. Optioneel: Voeg extra voedingsstoffen toe aan je bodem, zoals MudWatt-verpakkingen, papiersnippers of voedsel uit je koelkast.

Belangrijkste opmerkingen: Vermijd het gebruik van grond met kleine witte bolletjes (perliet) die de grond beluchten. De bacteriën die de MudWatt aandrijven zijn anaëroben die een omgeving zonder zuurstof nodig hebben om gezonde gemeenschappen op te bouwen.

Stap 2: Elektroden maken

Buig beide draden 90° waar de plastic huls eindigt. Trek het blote uiteinde van de draad recht. De groene draad wordt gebruikt om de anode te maken en de oranje draad wordt gebruikt om de kathode te maken. Steek het blote uiteinde van de anodedraad (groen) in de zijkant van de dunne vilten schijf terwijl u de meegeleverde handschoenen draagt. Probeer te voorkomen dat de draad uit het vilt komt. Herhaal deze stap met de kathode (oranje) draad en de dikke vilten schijf.

Stap 3: Montage

Pak een gelijkmatige laag modder in de bodem van uw container, minimaal 1 cm diep. Plaats de anode (groen) die u in stap 3 hebt geconstrueerd bovenop de modder en druk deze stevig naar beneden om luchtbellen eruit te persen. Vul je bak met meer modder, minstens 5 cm diep, en druk stevig naar beneden om de luchtbellen eruit te persen. Laat je modder een paar minuten rusten en laat overtollige vloeistof weglopen. Plaats ten slotte de kathode (oranje) voorzichtig op de modder. Bedek de kathode niet met modder.

Stap 4: Deksel (voor MudWatt-kits die met schepen worden geleverd)

Als uw kit is geleverd met het MudWatt-vaartuig:

Trek je handschoenen uit en bevestig het Hacker Board in de inkeping op het deksel. Leid de elektrodedraden door het deksel. Tegenover de halfronde inkeping moet de kathode (oranje) aan de linkerkant zitten en de anode (groen) aan de rechterkant. Druk nu het deksel op de pot om het op zijn plaats te klikken.

Stap 5: Het circuit sluiten

1. Buig en sluit de kathodedraad (oranje) aan op '+' en anodedraad (groen) op '-' op het Hacker Board.

2. Sluit het lange uiteinde van de blauwe (10μF) condensator aan op pin 1 en het korte uiteinde op pin 2. Mogelijk moet u de draden buigen zodat ze goed aansluiten.

3. Sluit het lange uiteinde van de LED aan op pin 5 en het korte uiteinde op pin 6.

Dat is het! Je zou de LED na een paar dagen moeten zien knipperen, zodra je MudWatt een gezonde gemeenschap van microben heeft ontwikkeld!

Wat doen deze componenten?

Hacker Board: Het Hacker Board neemt de lage spanning en lage stroom afkomstig van de MudWatt en zet deze om in korte uitbarstingen van hogere spanning en hogere stroom.

Condensator: De condensator is een klein onderdeel voor energieopslag. Het is in staat om energie op te bouwen als er stroom uit de MudWatt komt, en die energie vervolgens in een snelle burst te ontladen om de LED te laten knipperen.

LED: De Light Emitting Diode (LED) neemt de elektronen op die door de condensator worden ontladen en zet de energie van die elektronen om in lichtenergie.

Stap 6: Microben en vermogen meten

Download de MudWatt Explorer-app in de App Store of Google Play. Je zult het gebruiken om je MudWatt-gegevens te meten, op te nemen en te analyseren in de paar volgende stappen!

Stap 1: Klaar, richten … Meet!

Zodra het knipperlicht van uw MudWatt knippert, opent u de MudWatt Explorer-app en selecteert u Meten in het hoofdmenu. Zet het knipperlicht in het doel op uw scherm en de app meet automatisch uw vermogen en uw populatie elektrische bacteriën!

Stap 2: Registreer en analyseer meerdere metingen

Leg verschillende metingen vast met behulp van de knop Opnemen op het scherm Meting en ga naar het gedeelte Analyseren van de app om te zien hoe uw MudWatt in de loop van de tijd functioneert!

Stap 3: Ontdek een verborgen wereld

Gebruik je krachtmetingen om hoofdstukken te ontgrendelen van een leuke en leerzame strip over Shewy, de elektrische microbe. Ontdek de magie van microben terwijl Shewy deze complexe, modderige wereld verkent.

Stap 7: een slotopmerking en doe-het-zelfbronnen

Heel erg bedankt aan iedereen die op onze post heeft gereageerd! Toen Instructables ons voor het eerst uitnodigde om over de MudWatt te posten, wisten we niet zeker of het de juiste pasvorm was, omdat het inderdaad een product is, en we waren bang dat onze Instructable zou klinken als een infomercial. Maar we besloten het te doen omdat de MudWatt tenslotte is ontworpen als een doe-het-zelf MFC-kit. Hoewel we natuurlijk enthousiast zijn als mensen onze producten kopen, zijn we ook erg enthousiast als we mensen inspireren om hun eigen creaties en experimenten na te streven. Veel mensen hebben om meer informatie gevraagd voor het maken van hun eigen MFC met kant-en-klare onderdelen. Dit is heel goed mogelijk en we hebben hieronder bronnen hiervoor gegeven. We hebben echter geconstateerd dat het maken van een echte MFC met kant-en-klare componenten aanzienlijk duurder is dan het kopen van onze componenten. De MudWatt begon eigenlijk met het gebruik van kant-en-klare componenten, maar we zijn erin geslaagd om de prijs naar beneden te krijgen door materialen in zeer grote hoeveelheden te bestellen en deze zelf te verwerken.

We hebben in het verleden verschillende berichten over doe-het-zelf-MFK's gezien, maar we hebben ontdekt dat deze projecten het gebruik van metalen mazen, metalen borstels, koperdraad en andere materialen omvatten die corroderen in ruwe bodemomgevingen. Door deze corrosieve materialen te gebruiken, maakt u een corrosiebatterij in plaats van een MFC. Die corrosie treedt vaak op bij de verbinding tussen het elektrodemateriaal en de draad. Deze junctie kan worden afgedicht met epoxy, maar dit is in de praktijk erg moeilijk, vooral als je elektroden met een groot oppervlak of poreuze elektroden gebruikt, die je nodig hebt als je een aanzienlijk vermogen wilt produceren. Het grappige is dat deze corrosie daadwerkelijk een aanzienlijk vermogen zal produceren, wat heel gemakkelijk kan worden aangezien als afkomstig van microbiële activiteit.

Voor het maken van uw eigen doe-het-zelf MFC zijn hier enkele plaatsen waar u niet-corrosieve materialen kunt vinden:

Koolstofelektroden:

Titanium draad:

Laadpompchip (voor voeding en LED/elektronica): S-882Z24-M5T1G

We moedigen je aan om de MudWatt te gebruiken als startpunt voor je eigen onderzoek, en we zouden heel blij zijn als je een echte MFC kunt maken met gebruiksklare materialen voor een lagere prijs. Veel plezier met experimenteren!