نحوه ساخت سلول سوختی میکروبی (MFC) با استفاده از گل: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

پیل سوختی میکروبی MudWatt (که با محبت "باتری خاکی" نامیده می شود) وسیله ای است که از باکتری ها برای تبدیل مواد آلی موجود در گل به الکتریسیته استفاده می کند. این دستورالعمل شما را در ساخت پیل سوختی میکروبی با استفاده از هر کیت علم MudWatt راهنمایی می کند

برای ساخت MudWatt به موارد زیر نیاز دارید:

• MudWatt Classic ، MudWatt Science Pack Pack یا MudWatt Classroom Pack
• گل و لای
• هر ظرفی (اگر از کشتی دیگری استفاده می کنید)

MudWatt چگونه کار می کند: MudWatt یک کیت علمی سرگرم کننده و آموزشی است که از میکروارگانیسم های طبیعی موجود در خاک برای تولید برق استفاده می کند. این میکروب ها ، اگرچه با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند ، اما بدن آنها یک دهم ضخامت موی انسان است ، اما تقریباً در تمام خاک و رسوبات روی کره زمین زندگی می کنند. در میان این جوامع متنوع میکروب ها گونه های خاصی هستند که توانایی منحصر به فردی برای آزادسازی الکترون ها در خارج از بدن خود به عنوان بخشی از فرایند تنفس خود دارند.

MudWatt با ارائه دو دیسک گرافیتی رسانا ، به نام آند و کاتد ، از این توانایی قابل توجه استفاده می کند. آند در داخل گل قرار می گیرد که میکروب های الکتروژنیک در آن رشد می کنند ، در حالی که کاتد در بالای آن قرار می گیرد و در معرض اکسیژن هوا قرار می گیرد (نمودار MudWatt را در زیر ببینید).

مرحله 1: ساخت گل و لای

دستکش بپوشید و 3-4 مشت خاک یا باتلاق پیدا کنید-هرچه خوش بو تر باشد! با افزودن یا ریختن آب ، مطمئن شوید که خاک شما اشباع است اما آبدار نیست. اختیاری: مواد مغذی اضافی به خاک خود اضافه کنید ، مانند بسته بندی MudWatt ، محصولات کاغذی خرد شده یا مواد غذایی از یخچال خود.

نکات کلیدی: از استفاده از خاکهایی با گلوله های سفید کوچک (پرلیت) که خاک را هوادهی می کنند خودداری کنید. باکتری هایی که MudWatt را تغذیه می کنند بی هوازی هستند که برای ایجاد جوامع سالم به محیطی بدون اکسیژن نیاز دارند.

مرحله 2: ساخت الکترود

هر دو سیم را 90 درجه در جایی که غلاف پلاستیکی به پایان می رسد خم کنید. انتهای برهنه سیم را صاف کنید. سیم سبز برای ساخت آند و سیم نارنجی برای ساخت کاتد استفاده می شود. انتهای برهنه سیم آند (سبز) را در حالی که دستکش های ارائه شده را پوشانده اید ، در کنار دیسک نمدی نازک قرار دهید. سعی کنید سیم از نمد خارج نشود. این مرحله را با سیم کاتد (نارنجی) و دیسک ضخیم نمدی تکرار کنید.

مرحله 3: مونتاژ

یک لایه گل و لای یکنواخت را در ته ظرف خود ، حداقل 1 سانتی متر عمق قرار دهید. آند (سبز) که در مرحله 3 ساخته اید را روی گل قرار دهید و آن را محکم فشار دهید تا حباب های هوا خارج شوند. ظرف خود را با گل بیشتر ، حداقل 5 سانتیمتر پر کنید ، محکم فشار دهید تا حباب های هوا خارج شوند. بگذارید گل شما چند دقیقه بماند و مایع اضافی را تخلیه کنید. در نهایت ، کاتد (نارنجی) را به آرامی در بالای گل قرار دهید. کاتد را با گل نپوشانید.

مرحله 4: لیدینگ (برای کیت های MudWatt که همراه کشتی ها هستند)

اگر کیت شما با MudWatt Vessel همراه بود:

دستکش های خود را بردارید و Hacker Board را به تورفتگی روی درپوش وصل کنید. سیم های الکترود را از درب عبور دهید. رو به روی تورفتگی نیم دایره ، کاتد (نارنجی) باید در سمت چپ و آند (سبز) در سمت راست باشد. حالا درپوش را روی شیشه فشار دهید تا محکم شود.

مرحله 5: بستن مدار

1. سیم کاتد (نارنجی) را به "+" و سیم آند (سبز) را به "-" در تخته هکر خم کرده و وصل کنید.

2. انتهای بلند خازن آبی (10μF) را به پین 1 و سر کوتاه آن را به پین 2 وصل کنید. ممکن است لازم باشد سیم ها را خم کنید تا محکم جا بیفتند.

3. انتهای بلند LED را به پین 5 و سر کوتاه آن را به پین 6 وصل کنید.

خودشه! پس از چند روز ، هنگامی که MudWatt شما یک جامعه سالم از میکروب ها را ایجاد کرده است ، باید چشمک بزنید.

این اجزا چه کار می کنند؟

هیئت مدیره هکر: هیئت مدیره ولتاژ پایین و جریان کم ناشی از MudWatt را گرفته و به انفجارهای کوتاه ولتاژ بالاتر و جریان بیشتر تبدیل می شود.

خازن: خازن جزء ذخیره انرژی کمی است. با وارد شدن نیرو از MudWatt ، می تواند انرژی را افزایش دهد ، و سپس آن انرژی را در یک انفجار سریع تخلیه کرده و LED را چشمک بزند.

LED: دیود ساطع کننده نور (LED) الکترونهای تخلیه شده توسط خازن را می گیرد و انرژی این الکترونها را به انرژی نوری تبدیل می کند.

مرحله 6: اندازه گیری میکروب ها و توان خروجی

برنامه MudWatt Explorer را در App Store یا Google Play بارگیری کنید. از آن برای اندازه گیری ، ضبط و تجزیه و تحلیل داده های MudWatt خود در چند مرحله بعدی استفاده خواهید کرد!

مرحله 1: آماده ، هدف … اندازه گیری!

هنگامی که چشمک زن MudWatt شما چشمک می زند ، برنامه MudWatt Explorer را باز کرده و از منوی اصلی Measure را انتخاب کنید. خط چشمک زن را در هدف روی صفحه خود قرار دهید و برنامه به طور خودکار قدرت شما و جمعیت باکتری های الکتریکی شما را اندازه گیری می کند!

مرحله 2: چندین اندازه گیری را ضبط و تجزیه و تحلیل کنید

چندین اندازه گیری را با استفاده از دکمه Record در صفحه اندازه گیری ضبط کنید و به بخش Analyze برنامه بروید تا نحوه عملکرد MudWatt شما را در طول زمان مشاهده کنید!

مرحله 3: کشف یک دنیای پنهان

از قرائت قدرت خود برای بازکردن فصل های یک کمیک سرگرم کننده و آموزشی به دنبال Shewy ، میکروب الکتریکی استفاده کنید. با کشف شیوی در این دنیای پیچیده و گل آلود ، جادوی میکروب ها را کشف کنید.

مرحله 7: یادداشت پایانی و منابع DIY

از همه کسانی که در مورد پست ما نظر داده اند بسیار سپاسگزاریم! هنگامی که Instructables برای اولین بار از ما دعوت کرد تا در مورد MudWatt پست بگذاریم ، مطمئن نبودیم که آیا مناسب است ، زیرا در واقع یک محصول است ، و نگران بودیم که دستورالعمل ما در نهایت شبیه یک تبلیغات تجاری باشد. اما ما تصمیم گرفتیم این کار را انجام دهیم زیرا MudWatt به عنوان یک کیت DIY MFC طراحی شده است. در حالی که ما مطمئناً وقتی مردم محصولات ما را می خرند بسیار هیجان زده می شویم ، همچنین وقتی مردم را تشویق می کنیم تا به دنبال خلق و آزمایش خود باشند ، بسیار هیجان زده می شویم. بسیاری از مردم برای ایجاد MFC خود با استفاده از قطعات خارج از قفسه ، اطلاعات بیشتری درخواست کرده اند. انجام این کار کاملاً امکان پذیر است و ما منابع زیر را برای آن ارائه کرده ایم. با این حال ، ما دریافتیم که ساخت یک MFC واقعی با اجزای خارج از قفسه به طور قابل توجهی گرانتر از خرید قطعات ما است. MudWatt در واقع با استفاده از اجزای خارج از قفسه شروع به کار کرد ، اما ما با سفارش مواد در مقادیر بسیار زیاد و پردازش خودمان ، قیمت را کاهش دادیم.

ما در گذشته چندین پست در مورد MFC های DIY دیده ایم ، اما متوجه شده ایم که این پروژه ها شامل استفاده از مش فلزی ، برس های فلزی ، سیم مسی و سایر مواد است که در محیط های خاکی سخت خوردگی می کنند. استفاده از این مواد خورنده به این معنی است که شما به جای MFC یک باتری خوردگی می سازید. این خوردگی اغلب در محل اتصال بین مواد الکترود و سیم رخ می دهد. این محل اتصال را می توان با اپوکسی مهر و موم کرد ، اما انجام این کار در عمل بسیار دشوار است ، به ویژه اگر از الکترودهای سطح بالا یا متخلخل استفاده می کنید که اگر می خواهید قدرت قابل توجهی تولید کنید ، به آنها نیاز خواهید داشت. نکته جالب این است که این خوردگی در واقع قدرت قابل توجهی تولید می کند ، که به راحتی می توان آن را از فعالیت میکروبی ناشی کرد.

برای تهیه DIY MFC خود ، در اینجا مکان هایی وجود دارد که می توانید مواد غیر خورنده را بیابید:

الکترودهای کربنی:

سیم تیتانیوم:

تراشه پمپ شارژ (برای تغذیه LED/لوازم الکترونیکی): S-882Z24-M5T1G

ما شما را تشویق می کنیم که از MudWatt به عنوان نقطه شروع تحقیقات خود استفاده کنید ، و اگر بتوانید MFC واقعی را با استفاده از مواد خارج از قفسه با قیمت ارزان تر ایجاد کنید ، بسیار خوشحال خواهیم شد. آزمایش مبارک!