Come Realizzare una Cella a Combustibile Microbica (MFC) Usando il Fango: 7 Passaggi (Illustrato)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

La pila a combustibile microbico MudWatt (affettuosamente soprannominata la "batteria sporca") è un dispositivo che utilizza i batteri per convertire la materia organica presente nel fango in elettricità. Questo Instructable ti guiderà attraverso la creazione della tua cella a combustibile microbica utilizzando qualsiasi kit MudWatt Science

Per creare un MudWatt, avrai bisogno di:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack o MudWatt Classroom Pack
• Fango
• Qualsiasi contenitore (se stai usando una nave diversa)

Come funziona il MudWatt: Il MudWatt è un kit scientifico divertente ed educativo che utilizza i microrganismi naturalmente presenti nel suolo per generare elettricità. Sebbene invisibili a occhio nudo, questi microbi, con corpi un decimo dello spessore di un capello umano, vivono praticamente in tutto il suolo e i sedimenti del pianeta. Tra queste diverse comunità di microbi ci sono specie particolari che hanno la capacità unica di rilasciare elettroni al di fuori dei loro corpi come parte del loro processo di respirazione.

Il MudWatt sfrutta questa straordinaria capacità fornendo a questi microbi a base di fango due dischi di grafite conduttivi, chiamati anodo e catodo. L'anodo è posto all'interno del fango dove possono crescere i microbi elettrogeni, mentre il catodo è posizionato sopra esponendolo all'ossigeno nell'aria (vedi diagramma MudWatt sotto).

Passaggio 1: fare il fango

Indossa i guanti e trova 3-4 manciate di terra o sostanza appiccicosa di palude: più puzzolente, meglio è! Assicurati che il terreno sia saturo ma non zuppo aggiungendo o versando acqua. Facoltativo: aggiungi nutrienti extra al tuo terreno, come imballaggi MudWatt, prodotti di carta sminuzzata o cibo dal tuo frigorifero.

Note chiave: evitare di utilizzare terreni con palline bianche (perlite) che arieggiano il terreno. I batteri che alimentano il MudWatt sono anaerobi che hanno bisogno di un ambiente senza ossigeno per costruire comunità sane.

Passaggio 2: realizzazione degli elettrodi

Piegare entrambi i fili a 90° dove termina la guaina di plastica. Raddrizza l'estremità scoperta del filo. Il filo verde verrà utilizzato per realizzare l'anodo e il filo arancione verrà utilizzato per realizzare il catodo. Inserire l'estremità scoperta del filo dell'anodo (verde) nel lato del sottile disco di feltro indossando i guanti forniti. Cerca di impedire al filo di uscire dal feltro. Ripetere questo passaggio con il filo del catodo (arancione) e il disco di feltro spesso.

Passaggio 3: assemblaggio

Metti uno strato uniforme di fango sul fondo del contenitore, profondo almeno 1 cm. Posiziona l'anodo (verde) che hai costruito nel passaggio 3 sopra il fango, premendolo con decisione per far uscire le bolle d'aria. Riempi il contenitore con altro fango, profondo almeno 5 cm, premendo con decisione per far uscire le bolle d'aria. Lascia riposare il fango per qualche minuto e drena il liquido in eccesso. Infine, posizionare delicatamente il catodo (arancione) sopra il fango. Non coprire il catodo con fango.

Passaggio 4: copertura (per i kit MudWatt forniti con le navi)

Se il tuo kit è arrivato con il MudWatt Vessel:

Togli i guanti e attacca l'Hacker Board nella rientranza sul coperchio. Passare i fili degli elettrodi attraverso il coperchio. Di fronte alla rientranza semicircolare, il catodo (arancione) dovrebbe essere a sinistra e l'anodo (verde) a destra. Ora premi il coperchio sul barattolo per farlo scattare in posizione.

Passaggio 5: chiusura del circuito

1. Piegare e collegare il filo del catodo (arancione) a "+" e il filo dell'anodo (verde) a "-" sulla scheda hacker.

2. Collegare l'estremità lunga del condensatore blu (10μF) al pin 1 e l'estremità corta al pin 2. Potrebbe essere necessario piegare i fili in modo che si adattino perfettamente.

3. Collegare l'estremità lunga del LED al pin 5 e la sua estremità corta al pin 6.

Questo è tutto! Dovresti iniziare a vedere il LED lampeggiare dopo alcuni giorni, una volta che il tuo MudWatt ha sviluppato una sana comunità di microbi!

Cosa fanno questi componenti?

Hacker Board: la Hacker Board prende la bassa tensione e la bassa corrente provenienti dal MudWatt e la converte in brevi raffiche di tensione e corrente più elevate.

Condensatore: il condensatore è un piccolo componente di accumulo di energia. È in grado di accumulare energia quando la potenza arriva dal MudWatt e quindi scaricare quell'energia in una rapida raffica per far lampeggiare il LED.

LED: il diodo a emissione di luce (LED) prende gli elettroni scaricati dal condensatore e converte l'energia di quegli elettroni in energia luminosa.

Passaggio 6: misurazione dei microbi e della potenza in uscita

Scarica l'app MudWatt Explorer dall'App Store o da Google Play. Lo utilizzerai per misurare, registrare e analizzare i tuoi dati MudWatt nei pochi passaggi successivi!

Passaggio 1: pronto, mira… misura!

Quando il lampeggiatore del tuo MudWatt lampeggia, apri l'app MudWatt Explorer e seleziona Misura dal menu principale. Allinea il lampeggiatore al bersaglio sul tuo schermo e l'App misurerà automaticamente la tua potenza e la tua popolazione di batteri elettrici!

Passaggio 2: registra e analizza più misurazioni

Registra diverse misurazioni utilizzando il pulsante Registra nella schermata delle misurazioni e vai alla sezione Analizza dell'app per vedere come funziona il tuo MudWatt nel tempo!

Passaggio 3: scopri un mondo nascosto

Usa le tue letture di potere per sbloccare capitoli di un fumetto divertente ed educativo che segue Shewy, the Electric Microbe. Scopri la magia dei microbi mentre Shewy esplora questo mondo complesso e fangoso.

Passaggio 7: una nota di chiusura e risorse fai-da-te

Grazie mille a tutti coloro che hanno commentato il nostro post! Quando Instructables ci ha invitato per la prima volta a pubblicare un post sul MudWatt, non eravamo sicuri che fosse la misura giusta, dal momento che è davvero un prodotto, ed eravamo preoccupati che il nostro Instructable finisse per suonare come uno spot pubblicitario. Ma abbiamo deciso di farlo perché MudWatt è progettato per essere un kit MFC fai-da-te, dopotutto. Mentre siamo ovviamente entusiasti quando le persone acquistano i nostri prodotti, siamo anche molto entusiasti quando ispiriamo le persone a perseguire la propria creazione e sperimentazione. Molte persone hanno richiesto maggiori informazioni per creare il proprio MFC utilizzando parti standard. Questo è completamente possibile da fare e abbiamo fornito le risorse per questo di seguito. Tuttavia, abbiamo scoperto che realizzare un vero MFC con componenti standard è significativamente più costoso rispetto all'acquisto dei nostri componenti. Il MudWatt in realtà ha iniziato utilizzando componenti standard, ma siamo riusciti ad abbassare il prezzo ordinando materiali in grandi quantità e lavorandoli noi stessi.

Abbiamo visto diversi post sugli MFC fai-da-te in passato, ma abbiamo scoperto che questi progetti includono l'uso di reti metalliche, spazzole metalliche, filo di rame e altri materiali che si corrodono in ambienti difficili del suolo. L'utilizzo di questi materiali corrosivi significa che stai realizzando una batteria anticorrosione invece di un MFC. Tale corrosione si verifica spesso alla giunzione tra il materiale dell'elettrodo e il filo. Questa giunzione può essere sigillata con resina epossidica, ma questo è molto difficile da fare in pratica, specialmente se stai usando elettrodi ad alta superficie o porosi, di cui avrai bisogno se vuoi produrre una potenza significativa. La cosa divertente è che questa corrosione produrrà effettivamente una potenza significativa, che può essere facilmente scambiata per l'attività microbica.

Per creare il tuo MFC fai da te, ecco alcuni posti in cui puoi trovare materiali non corrosivi:

Elettrodi di carbonio:

Filo di titanio:

Chip della pompa di carica (per alimentare un LED/elettronica): S-882Z24-M5T1G

Ti invitiamo a utilizzare il MudWatt come punto di partenza per la tua ricerca e saremmo entusiasti se riuscissi a creare un vero MFC utilizzando materiali standard a un prezzo inferiore. Buon esperimento!