Cách tạo tế bào nhiên liệu vi sinh (MFC) bằng bùn: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Pin nhiên liệu vi sinh MudWatt (được gọi một cách trìu mến là "Pin Bụi") là một thiết bị sử dụng vi khuẩn để chuyển hóa chất hữu cơ có trong bùn thành điện năng. Tài liệu hướng dẫn này sẽ hướng dẫn bạn cách tạo pin nhiên liệu vi sinh của riêng bạn bằng cách sử dụng bất kỳ Bộ Khoa học MudWatt nào

Để tạo MudWatt, bạn sẽ cần:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack hoặc MudWatt Classroom Pack
• Bùn
• Bất kỳ vật chứa nào (nếu bạn đang sử dụng một tàu khác)

Cách hoạt động của MudWatt: MudWatt là một bộ khoa học giáo dục và vui nhộn sử dụng các vi sinh vật tự nhiên có trong đất để tạo ra điện. Mặc dù không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng những vi khuẩn này, với cơ thể có độ dày bằng 1/10 sợi tóc người, sống ở hầu như tất cả đất và trầm tích trên hành tinh. Trong số các cộng đồng vi sinh đa dạng này, có những loài đặc biệt có khả năng độc nhất giải phóng các điện tử ra bên ngoài cơ thể như một phần của quá trình hô hấp.

MudWatt khai thác khả năng đáng chú ý này bằng cách cung cấp cho các vi sinh vật sống trong bùn này hai đĩa than chì dẫn điện, được gọi là cực dương và cực âm. Cực dương được đặt trong bùn, nơi các vi khuẩn điện có thể phát triển, trong khi cực âm được đặt trên cùng để nó tiếp xúc với oxy trong không khí (xem biểu đồ MudWatt bên dưới).

Bước 1: Làm bùn

Đeo găng tay vào và tìm 3-4 nắm đất hoặc đất đầm lầy - càng nấu chảy càng tốt! Đảm bảo rằng đất của bạn đã bão hòa nhưng không bị sền sệt bằng cách thêm hoặc đổ bớt nước. Tùy chọn: Thêm chất dinh dưỡng bổ sung vào đất của bạn, chẳng hạn như bao bì MudWatt, các sản phẩm giấy vụn hoặc thực phẩm từ tủ lạnh của bạn.

Lưu ý chính: Tránh sử dụng đất có ít hạt bóng trắng (đá trân châu) làm thoáng khí cho đất. Vi khuẩn cung cấp năng lượng cho MudWatt là vi khuẩn kỵ khí cần môi trường không có oxy để xây dựng cộng đồng khỏe mạnh.

Bước 2: Làm điện cực

Uốn cả hai dây 90 ° tại nơi kết thúc vỏ nhựa. Kéo thẳng đầu trần của dây ra. Dây màu xanh lá cây sẽ được sử dụng để làm cực dương, và dây màu cam sẽ được sử dụng để làm cực âm. Đưa đầu trần của dây cực dương (màu xanh lá cây) vào mặt bên của đĩa nỉ mỏng trong khi đeo găng tay được cung cấp. Cố gắng giữ cho dây không thoát ra khỏi phớt. Lặp lại bước này với dây cực âm (cam) và đĩa nỉ dày.

Bước 3: Lắp ráp

Cho một lớp bùn đều vào đáy thùng, sâu ít nhất 1cm. Đặt cực dương (màu xanh lá cây) mà bạn đã xây dựng ở Bước 3 lên trên lớp bùn, ấn mạnh xuống để loại bỏ bọt khí. Đổ thêm bùn vào thùng chứa, sâu ít nhất 5cm, ấn mạnh xuống để ép hết bọt khí. Để bùn của bạn nghỉ ngơi trong vài phút và xả hết chất lỏng dư thừa. Cuối cùng, đặt cực âm (màu cam) nhẹ nhàng lên trên lớp bùn. Không phủ bùn lên catốt.

Bước 4: Nắp (đối với Bộ dụng cụ MudWatt đi kèm với tàu)

Nếu bộ dụng cụ của bạn đi kèm với MudWatt Vessel:

Tháo găng tay của bạn và gắn Bảng tin tặc vào vết lõm trên nắp. Luồn dây điện cực qua nắp. Đối diện với vết lõm hình bán nguyệt, cực âm (màu cam) ở bên trái và cực dương (màu xanh lá cây) ở bên phải. Bây giờ nhấn nắp xuống lọ để gắn chặt vào vị trí.

Bước 5: Đóng mạch

1. Uốn cong và kết nối dây cực âm (màu cam) với dấu ‘+’ và dây cực âm (màu xanh lá cây) với dấu ‘-’ trên Bảng tin tặc.

2. Kết nối đầu dài của tụ điện màu xanh lam (10μF) với chân 1 và đầu ngắn của nó với chân 2. Bạn có thể cần uốn các dây để chúng vừa khít với nhau.

3. Kết nối đầu dài của đèn LED với chân 5 và đầu ngắn của nó với chân 6.

Đó là nó! Bạn sẽ bắt đầu thấy đèn LED nhấp nháy sau một vài ngày, khi MudWatt của bạn đã phát triển một cộng đồng vi sinh khỏe mạnh!

Những thành phần này làm gì?

Bảng tin tặc: Bảng tin tặc lấy điện áp thấp và dòng điện thấp đến từ MudWatt và chuyển đổi thành các chùm ngắn điện áp cao hơn và dòng điện cao hơn.

Tụ điện: Tụ điện là một thành phần lưu trữ ít năng lượng. Nó có thể tích tụ năng lượng khi năng lượng đến từ MudWatt, và sau đó xả năng lượng đó trong một thời gian nhanh chóng để nhấp nháy đèn LED.

LED: Đi-ốt phát sáng (LED) lấy các điện tử do tụ điện phóng điện và chuyển năng lượng của các điện tử đó thành năng lượng ánh sáng.

Bước 6: Đo vi khuẩn và công suất đầu ra

Tải xuống Ứng dụng MudWatt Explorer trên App Store hoặc Google Play. Bạn sẽ sử dụng nó để đo lường, ghi lại và phân tích dữ liệu MudWatt của mình trong một vài bước tiếp theo!

Bước 1: Sẵn sàng, Nhắm mục tiêu… Đo lường!

Khi đèn nháy MudWatt của bạn nhấp nháy, hãy mở Ứng dụng MudWatt Explorer và chọn Đo từ menu chính. Xếp con nháy vào mục tiêu trên màn hình của bạn và Ứng dụng sẽ tự động đo sức mạnh và số lượng vi khuẩn điện của bạn!

Bước 2: Ghi lại & phân tích nhiều phép đo

Ghi lại một số phép đo bằng cách sử dụng nút Ghi trên màn hình Đo và chuyển đến phần Phân tích của ứng dụng để xem MudWatt của bạn hoạt động như thế nào theo thời gian!

Bước 3: Khám phá thế giới ẩn

Sử dụng khả năng đọc của bạn để mở khóa các chương của một bộ truyện tranh vui nhộn và mang tính giáo dục sau Shewy, Electric Microbe. Khám phá sự kỳ diệu của vi sinh vật khi Shewy khám phá thế giới phức tạp và đầy bùn đất này.

Bước 7: Ghi chú kết thúc và tài nguyên tự làm

Cảm ơn rất nhiều đến tất cả mọi người đã bình luận về bài đăng của chúng tôi! Khi lần đầu tiên được hướng dẫn mời chúng tôi đăng bài về MudWatt, chúng tôi đã không chắc liệu nó có phù hợp hay không, vì nó thực sự là một sản phẩm và chúng tôi lo lắng rằng phiên bản có thể nghe được của chúng tôi sẽ giống như một quảng cáo thương mại. Nhưng chúng tôi quyết định làm điều đó vì MudWatt được thiết kế để trở thành một bộ MFC tự làm. Tất nhiên, chúng tôi rất hào hứng khi mọi người mua sản phẩm của chúng tôi, chúng tôi cũng rất hào hứng khi truyền cảm hứng cho mọi người theo đuổi sự sáng tạo và thử nghiệm của riêng họ. Nhiều người đã yêu cầu thêm thông tin để tạo MFC của riêng họ bằng cách sử dụng các bộ phận bán sẵn. Điều này hoàn toàn có thể làm được và chúng tôi đã cung cấp tài nguyên cho việc đó bên dưới. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy rằng việc sản xuất một tấm MFC thực sự với các bộ phận bán sẵn sẽ đắt hơn đáng kể so với việc mua các bộ phận của chúng tôi. MudWatt thực sự bắt đầu sử dụng các linh kiện bán sẵn, nhưng chúng tôi đã cố gắng giảm giá bằng cách đặt mua nguyên liệu với số lượng rất lớn và tự chế biến.

Trước đây, chúng tôi đã xem một số bài đăng về MFC tự làm, nhưng chúng tôi nhận thấy rằng các dự án này bao gồm việc sử dụng lưới kim loại, chổi kim loại, dây đồng và các vật liệu khác bị ăn mòn trong môi trường đất khắc nghiệt. Sử dụng các vật liệu ăn mòn này có nghĩa là bạn đang chế tạo pin ăn mòn thay vì MFC. Sự ăn mòn đó thường xảy ra ở phần tiếp giáp giữa vật liệu điện cực và dây dẫn. Mối nối này có thể được bịt kín bằng epoxy, nhưng điều này rất khó thực hiện trong thực tế, đặc biệt nếu bạn đang sử dụng các điện cực có diện tích bề mặt cao hoặc xốp, bạn sẽ cần nếu muốn tạo ra bất kỳ nguồn điện đáng kể nào. Điều buồn cười là sự ăn mòn này thực sự sẽ tạo ra một số năng lượng đáng kể, có thể rất dễ bị nhầm là đến từ hoạt động của vi sinh vật.

Để tự làm MFC DIY của riêng bạn, đây là một số nơi bạn có thể tìm thấy vật liệu không ăn mòn:

Điện cực carbon:

Dây Titanium:

Chip bơm sạc (để cấp nguồn cho đèn LED / thiết bị điện tử): S-882Z24-M5T1G

Chúng tôi khuyến khích bạn sử dụng MudWatt như một điểm khởi đầu cho nghiên cứu của riêng bạn và chúng tôi sẽ rất vui nếu bạn có thể tạo ra một MFC thực sự bằng cách sử dụng các vật liệu bán sẵn với giá rẻ hơn. Chúc bạn thử nghiệm vui vẻ!