Como fazer uma célula de combustível microbiana (MFC) usando lama: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

A célula de combustível microbiana MudWatt (carinhosamente apelidada de "Bateria da Sujeira") é um dispositivo que usa bactérias para converter a matéria orgânica encontrada na lama em eletricidade. Este Instructable irá guiá-lo como fazer sua própria célula de combustível microbiana usando qualquer MudWatt Science Kit

Para fazer um MudWatt, você precisará de:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack ou MudWatt Classroom Pack
• Lama
• Qualquer contêiner (se você estiver usando um recipiente diferente)

Como funciona o MudWatt: O MudWatt é um kit de ciências divertido e educacional que usa os micro-organismos encontrados naturalmente no solo para gerar eletricidade. Embora invisíveis a olho nu, esses micróbios, com corpos com um décimo da espessura de um cabelo humano, vivem em praticamente todo o solo e sedimentos do planeta. Entre essas diversas comunidades de micróbios estão espécies específicas que têm a capacidade única de liberar elétrons fora de seus corpos como parte de seu processo de respiração.

O MudWatt aproveita essa capacidade notável ao fornecer a esses micróbios baseados em lama dois discos de grafite condutores, chamados de ânodo e cátodo. O ânodo é colocado dentro da lama onde os micróbios eletrogênicos podem crescer, enquanto o cátodo é colocado no topo, expondo-o ao oxigênio do ar (veja o diagrama MudWatt abaixo).

Etapa 1: Fazendo lama

Coloque luvas e encontre 3-4 punhados de terra ou gosma do pântano - quanto mais fedorento, melhor! Certifique-se de que o solo esteja saturado, mas não como uma sopa, adicionando ou despejando água. Opcional: adicione nutrientes extras ao solo, como embalagens MudWatt, produtos de papel picado ou alimentos da geladeira.

Notas principais: Evite usar solos com pequenas bolas brancas (perlita) que arejam o solo. As bactérias que alimentam o MudWatt são anaeróbios que precisam de um ambiente sem oxigênio para construir comunidades saudáveis.

Etapa 2: fazer eletrodos

Dobre ambos os fios 90 ° onde termina a bainha de plástico. Endireite a ponta desencapada do fio. O fio verde será usado para fazer o ânodo, e o fio laranja será usado para fazer o cátodo. Insira a extremidade desencapada do fio do ânodo (verde) na lateral do disco de feltro fino enquanto usa as luvas fornecidas. Tente evitar que o fio saia do feltro. Repita esta etapa com o fio catódico (laranja) e o disco de feltro grosso.

Etapa 3: montagem

Coloque uma camada uniforme de lama no fundo do recipiente, com pelo menos 1 cm de profundidade. Coloque o ânodo (verde) que você construiu na Etapa 3 em cima da lama, pressionando-o com firmeza para espremer as bolhas de ar. Encha o recipiente com mais lama, com pelo menos 5 cm de profundidade, pressionando com firmeza para retirar as bolhas de ar. Deixe sua lama descansar por alguns minutos e drene o excesso de líquido. Finalmente, coloque o cátodo (laranja) suavemente em cima da lama. Não cubra o cátodo com lama.

Etapa 4: tampa (para kits MudWatt que vêm com embarcações)

Se o seu kit veio com o navio MudWatt:

Remova as luvas e prenda a Hacker Board na reentrância da tampa. Passe os fios do eletrodo pela tampa. Voltado para a indentação semicircular, o cátodo (laranja) deve ficar à esquerda e o ânodo (verde) à direita. Agora pressione a tampa para baixo no frasco para encaixá-lo no lugar.

Etapa 5: Fechando o circuito

1. Dobre e conecte o fio do cátodo (laranja) a ‘+’ e o fio do ânodo (verde) a ‘-’ no Hacker Board.

2. Conecte a extremidade longa do capacitor azul (10μF) ao pino 1 e sua extremidade curta ao pino 2. Pode ser necessário dobrar os fios para que eles se encaixem perfeitamente.

3. Conecte a extremidade longa do LED ao pino 5 e sua extremidade curta ao pino 6.

É isso! Você deve começar a ver o LED piscar depois de alguns dias, assim que seu MudWatt tiver desenvolvido uma comunidade saudável de micróbios!

O que esses componentes fazem?

Hacker Board: O Hacker Board pega a baixa tensão e a baixa corrente proveniente do MudWatt e converte em rajadas curtas de alta tensão e alta corrente.

Capacitor: O capacitor é um pequeno componente de armazenamento de energia. Ele é capaz de acumular energia conforme a energia chega do MudWatt e, em seguida, descarregar essa energia em uma explosão rápida para piscar o LED.

LED: O diodo emissor de luz (LED) leva os elétrons sendo descarregados pelo capacitor e converte a energia desses elétrons em energia luminosa.

Etapa 6: Medindo Micróbios e Potência de Saída

Baixe o aplicativo MudWatt Explorer na App Store ou no Google Play. Você o usará para medir, registrar e analisar seus dados MudWatt nas próximas etapas!

Etapa 1: Pronto, mire … Meça!

Quando o pisca-pisca do MudWatt estiver piscando, abra o MudWatt Explorer App e selecione Medir no menu principal. Alinhe o pisca-pisca no alvo em sua tela e o aplicativo medirá automaticamente sua potência e sua população de bactérias elétricas!

Etapa 2: registrar e analisar várias medições

Grave várias medições usando o botão Registrar na tela de medição e vá para a seção Analisar do aplicativo para ver como seu MudWatt funciona ao longo do tempo!

Etapa 3: Descubra um mundo oculto

Use suas leituras de poder para desbloquear capítulos de uma história em quadrinhos divertida e educacional seguindo Shewy, o Micróbio Elétrico. Descubra a magia dos micróbios enquanto Shewy explora este mundo complexo e enlameado.

Etapa 7: Uma Nota de Encerramento e Recursos de Faça Você Mesmo

Muito obrigado a todos que comentaram em nosso post! Quando o Instructables nos convidou pela primeira vez para postar sobre o MudWatt, não tínhamos certeza se era o ajuste certo, já que é realmente um produto, e estávamos preocupados que nosso Instructable acabasse soando como um comercial. Mas decidimos fazê-lo porque o MudWatt foi projetado para ser um kit MFC DIY, afinal. Embora estejamos obviamente entusiasmados quando as pessoas compram os nossos produtos, também ficamos muito entusiasmados quando inspiramos as pessoas a seguirem a sua própria criação e experimentação. Muitas pessoas solicitaram mais informações para criar seu próprio MFC usando peças disponíveis no mercado. Isso é totalmente possível de fazer e fornecemos recursos para isso a seguir. No entanto, descobrimos que fazer um verdadeiro MFC com componentes prontos para uso é significativamente mais caro do que comprar nossos componentes. O MudWatt na verdade começou usando componentes prontos para uso, mas conseguimos baixar o preço pedindo materiais em grandes quantidades e processando-os nós mesmos.

Já vimos várias postagens sobre MFCs DIY no passado, mas descobrimos que esses projetos incluem o uso de malhas de metal, escovas de metal, fio de cobre e outros materiais que corroem em ambientes hostis de solo. Usar esses materiais corrosivos significa que você está fazendo uma bateria corrosiva em vez de um MFC. Essa corrosão geralmente ocorre na junção entre o material do eletrodo e o fio. Essa junção pode ser selada com epóxi, mas isso é muito difícil de fazer na prática, especialmente se você estiver usando eletrodos de alta área superficial ou porosos, que serão necessários se quiser produzir uma potência significativa. O engraçado é que essa corrosão na verdade produzirá algum poder significativo, que pode ser facilmente confundido como sendo proveniente de atividade microbiana.

Para fazer seu próprio MFC DIY, aqui estão alguns lugares onde você pode encontrar materiais não corrosivos:

Eletrodos de carbono:

Titanium Wire:

Chip da bomba de carga (para alimentar um LED / eletrônicos): S-882Z24-M5T1G

Nós o encorajamos a usar o MudWatt como um ponto de partida para sua própria pesquisa e ficaríamos muito felizes se você fosse capaz de criar um verdadeiro MFC usando materiais prontos para uso a um preço mais barato. Boas experiências!