Com fer una pila de combustible microbiana (MFC) amb fang: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

La pila de combustible microbiana MudWatt (anomenada afectuosament "Bateria de brutícia") és un dispositiu que utilitza bacteris per convertir la matèria orgànica del fang en electricitat. Aquest instructiu us guiarà fent la vostra pròpia pila de combustible microbiana mitjançant qualsevol kit científic MudWatt

Per fer un MudWatt, necessitareu:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack o MudWatt Classroom Pack
• Fang
• Qualsevol contenidor (si utilitzeu un altre vaixell)

Com funciona el MudWatt: el MudWatt és un kit de ciències divertides i educatives que utilitza els microorganismes que es troben de manera natural al sòl per generar electricitat. Encara que invisibles a simple vista, aquests microbis, amb cossos d’una desena part del gruix d’un pèl humà, viuen a pràcticament tot el sòl i els sediments del planeta. Entre aquestes diverses comunitats de microbis hi ha espècies particulars que tenen la capacitat única d'alliberar electrons fora del seu cos com a part del seu procés de respiració.

El MudWatt aprofita aquesta notable capacitat proporcionant a aquests microbis basats en fang dos discos de grafit conductors, anomenats ànode i càtode. L'ànode es col·loca dins del fang on poden créixer els microbis electrogènics, mentre que el càtode es col·loca a la part superior exposant-lo a l'oxigen de l'aire (vegeu el diagrama de MudWatt a continuació).

Pas 1: fer fang

Poseu-vos guants i busqueu 3-4 grapats de terra o de pantà; com més olorós, millor! Assegureu-vos que el sòl estigui saturat, però que no estigui esponjós, afegint o abocant aigua. Opcional: afegiu nutrients addicionals al sòl, com ara embalatges de MudWatt, productes de paper triturats o aliments de la nevera.

Notes clau: Eviteu l'ús de terrenys amb petites boles blanques (perlita) que airegin el sòl. Els bacteris que alimenten MudWatt són anaerobis que necessiten un entorn sense oxigen per construir comunitats saludables.

Pas 2: fabricació d'elèctrodes

Doblegueu els dos cables a 90 ° on acaba la funda de plàstic. Estireu l’extrem nu del cable. El fil verd s’utilitzarà per fer l’ànode i el fil taronja per fer el càtode. Introduïu l'extrem nu del fil d'ànode (verd) al costat del disc de feltre prim mentre porteu els guants proporcionats. Intenteu que el cable no surti del feltre. Repetiu aquest pas amb el fil de càtode (taronja) i el disc gruixut de feltre.

Pas 3: Muntatge

Empaqueu una capa uniforme de fang al fons del contenidor, de com a mínim 1 cm de profunditat. Col·loqueu l’ànode (verd) que heu construït al pas 3 a sobre del fang, pressionant-lo fermament per treure les bombolles d’aire. Ompliu el recipient amb més fang, de 5 cm de profunditat com a mínim, pressionant fermament per extreure les bombolles d’aire. Deixeu reposar el fang uns minuts i escorreu l'excés de líquid. Finalment, col·loqueu el càtode (taronja) suaument damunt del fang. No tapeu el càtode amb fang.

Pas 4: tapar (per als kits de MudWatt que vénen amb vaixells)

Si el vostre equip va venir amb el vaixell MudWatt:

Traieu-vos els guants i poseu el tauler pirata a la sagnia de la tapa. Passeu els cables de l'elèctrode per la tapa. De cara a la sagnia semicircular, el càtode (taronja) ha d’estar a l’esquerra i l’ànode (verd) a la dreta. Ara premeu la tapa sobre el pot per col·locar-la al seu lloc.

Pas 5: tancament del circuit

1. Doblegueu i connecteu el cable del càtode (taronja) a ‘+’ i el cable de l’ànode (verd) a ‘-’ al tauler pirata informàtic.

2. Connecteu l'extrem llarg del condensador blau (10μF) al pin 1 i el seu extrem curt al pin 2. És possible que hagueu de doblegar els cables perquè encaixin perfectament.

3. Connecteu l’extrem llarg del LED al pin 5 i el seu extrem curt al pin 6.

Això és! Hauríeu de començar a veure parpellejar el LED al cap d’uns dies, un cop el vostre MudWatt hagi desenvolupat una comunitat sana de microbis.

Què fan aquests components?

Hacker Board: el Hacker Board pren la baixa tensió i el baix corrent que prové del MudWatt i es converteix en ràfegues curtes de major voltatge i corrent superior.

Condensador: el condensador és un petit component d’emmagatzematge d’energia. És capaç d’acumular energia a mesura que l’energia prové del MudWatt i després descarregar aquesta energia en una ràfega ràpida per parpellejar el LED.

LED: el díode emissor de llum (LED) pren els electrons que descarrega el condensador i converteix l’energia d’aquests electrons en energia lluminosa.

Pas 6: mesura de microbis i potència

Baixeu-vos l'aplicació MudWatt Explorer a l'App Store o a Google Play. L’utilitzarà per mesurar, enregistrar i analitzar les dades de MudWatt en els passos següents.

Pas 1: llest, apunta … Mesura!

Quan el parpelleig del vostre MudWatt parpellegi, obriu l'aplicació Explorador MudWatt i seleccioneu Mesura al menú principal. Alineeu el parpelleig a l'objectiu de la pantalla i l'aplicació mesurarà automàticament la vostra potència i la vostra població de bacteris elèctrics.

Pas 2: enregistrar i analitzar diverses mesures

Enregistreu diverses mesures mitjançant el botó Enregistrar de la pantalla de mesuraments i aneu a la secció Analitza de l'aplicació per veure com funciona el vostre MudWatt al llarg del temps.

Pas 3: Descobriu un món ocult

Utilitzeu les vostres lectures de potència per desbloquejar capítols d’un còmic divertit i educatiu que segueix Shewy, el microelèctric. Descobriu la màgia dels microbis mentre Shewy explora aquest món complex i enfangat.

Pas 7: Nota final i recursos sobre bricolatge

Moltes gràcies a tothom que ha comentat la nostra publicació. Quan Instructables ens va convidar a publicar per primera vegada sobre MudWatt, no estàvem segurs de si era l’adequat, ja que de fet és un producte i ens preocupàvem que el nostre Instructable acabés sonant com un infomercial. Però vam decidir fer-ho perquè MudWatt està dissenyat per ser un kit de bricolatge MFC, al cap i a la fi. Tot i que, per descomptat, estem emocionats quan la gent compra els nostres productes, també estem molt emocionats quan inspirem a la gent a perseguir la seva pròpia creació i experimentació. Molta gent ha demanat més informació per crear el seu propi MFC amb peces disponibles. Això és completament possible i a continuació us proporcionem recursos. Tot i això, hem comprovat que fer un autèntic MFC amb components disponibles és molt més car que comprar els nostres components. El MudWatt va començar a utilitzar components de gamma lliure, però hem aconseguit baixar el preu demanant materials en quantitats molt grans i processant-los nosaltres mateixos.

Hem vist diverses publicacions sobre MFC de bricolatge en el passat, però hem comprovat que aquests projectes inclouen l’ús de malles metàl·liques, raspalls metàl·lics, filferro de coure i altres materials que es corroixen en entorns de sòl difícils. L’ús d’aquests materials corrosius significa que fabriqueu una bateria de corrosió en lloc d’una MFC. Aquesta corrosió es produeix sovint a la unió entre el material de l'elèctrode i el fil. Aquesta unió es pot segellar amb epoxi, però això és molt difícil de fer a la pràctica, especialment si utilitzeu elèctrodes de superfície alta o porosos, que necessitareu si voleu produir una potència significativa. El curiós és que aquesta corrosió produirà una mica de poder significatiu, que es pot confondre molt fàcilment amb l’activitat microbiana.

Per fer el vostre propi MFC de bricolatge, aquí teniu alguns llocs on podeu trobar materials no corrosius:

Elèctrodes de carboni:

Fil de titani:

Xip de bomba de càrrega (per alimentar un LED / electrònica): S-882Z24-M5T1G

Us animem a utilitzar MudWatt com a punt de llançament de la vostra pròpia investigació i ens encantaria que poguéssiu crear un MFC real amb materials disponibles a un preu més econòmic. Feliç experimentació!