วิธีทำเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ (MFC) โดยใช้โคลน: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ MudWatt (หรือที่เรียกว่า "แบตเตอรี่สกปรก") เป็นอุปกรณ์ที่ใช้แบคทีเรียในการแปลงสารอินทรีย์ที่พบในโคลนให้เป็นไฟฟ้า คำแนะนำนี้จะแนะนำคุณเกี่ยวกับการสร้างเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ของคุณเองโดยใช้ชุดวิทยาศาสตร์ MudWatt

ในการสร้าง MudWatt คุณจะต้อง:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack หรือ MudWatt Classroom Pack
• โคลน
• ภาชนะใดก็ได้ (หากคุณใช้ภาชนะอื่น)

วิธีการทำงานของ MudWatt: MudWatt เป็นชุดวิทยาศาสตร์ที่สนุกและให้ความรู้ซึ่งใช้จุลินทรีย์ที่พบในดินเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า แม้ว่าจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า จุลินทรีย์เหล่านี้ซึ่งมีร่างกายหนาหนึ่งในสิบของเส้นผมมนุษย์ อาศัยอยู่ทั่วแทบทุกดินและตะกอนบนโลกใบนี้ ในบรรดาชุมชนจุลินทรีย์ที่หลากหลายเหล่านี้เป็นสปีชีส์เฉพาะที่มีความสามารถพิเศษในการปล่อยอิเล็กตรอนนอกร่างกายซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการหายใจ

MudWatt ควบคุมความสามารถอันน่าทึ่งนี้ด้วยการจัดหาแผ่นกราไฟท์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสองแผ่นให้กับจุลินทรีย์ที่เป็นโคลนเหล่านี้ ซึ่งเรียกว่าแอโนดและแคโทด แอโนดถูกวางไว้ในโคลนซึ่งจุลินทรีย์อิเล็กโทรเจนิกสามารถเติบโตได้ ในขณะที่แคโทดวางอยู่ด้านบนเพื่อให้ออกซิเจนในอากาศ (ดูแผนภาพ MudWatt ด้านล่าง)

ขั้นตอนที่ 1: ทำโคลน

ใส่ถุงมือแล้วหาดินหรือสารที่หนาในหนอง 3-4 กำมือ ยิ่งมีกลิ่นยิ่งดี! ตรวจสอบให้แน่ใจว่าดินของคุณอิ่มตัวแต่ไม่เปียกโดยการเติมหรือเทน้ำ ทางเลือก: เพิ่มสารอาหารเพิ่มเติมในดินของคุณ เช่น บรรจุภัณฑ์ MudWatt ผลิตภัณฑ์กระดาษฝอย หรืออาหารจากตู้เย็นของคุณ

หมายเหตุสำคัญ: หลีกเลี่ยงการใช้ดินที่มีลูกสีขาวเล็กน้อย (เพอร์ไลต์) ซึ่งทำให้ดินผึ่งลม แบคทีเรียที่ให้พลังงานแก่ MudWatt เป็นชนิดไม่ใช้ออกซิเจนที่ต้องการสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนเพื่อสร้างชุมชนที่มีสุขภาพดี

ขั้นตอนที่ 2: การสร้างอิเล็กโทรด

งอสายไฟทั้งสองข้าง 90° โดยที่ปลอกพลาสติกปิดอยู่ ดึงปลายสายเปลือยออก ลวดสีเขียวจะใช้ทำแอโนด และลวดสีส้มจะใช้ทำแคโทด ใส่ปลายสายเปลือยของสายแอโนด (สีเขียว) เข้าที่ด้านข้างของแผ่นสักหลาดแบบบางขณะสวมถุงมือที่จัดมาให้ พยายามไม่ให้ลวดหลุดออกจากผ้าสักหลาด ทำซ้ำขั้นตอนนี้ด้วยลวดแคโทด (สีส้ม) และแผ่นสักหลาดหนา

ขั้นตอนที่ 3: การประกอบ

วางชั้นโคลนที่ก้นภาชนะของคุณให้ลึกอย่างน้อย 1 ซม. วางแอโนด (สีเขียว) ที่คุณสร้างในขั้นตอนที่ 3 ลงบนโคลน กดลงให้แน่นเพื่อบีบฟองอากาศ เติมโคลนลงในภาชนะของคุณ ลึกอย่างน้อย 5 ซม. กดลงให้แน่นเพื่อบีบฟองอากาศ ปล่อยให้โคลนของคุณพักสักครู่แล้วระบายของเหลวส่วนเกินออก สุดท้าย วางแคโทด (สีส้ม) ลงบนโคลนเบาๆ อย่าปิดแคโทดด้วยโคลน

ขั้นตอนที่ 4: การปิดฝา (สำหรับชุดอุปกรณ์ MudWatt ที่มาพร้อมกับเรือ)

หากชุดอุปกรณ์ของคุณมาพร้อมกับ MudWatt Vessel:

ถอดถุงมือและติด Hacker Board เข้าไปในช่องที่ฝา สอดสายอิเล็กโทรดผ่านฝา แคโทด (สีส้ม) ควรอยู่ทางซ้ายและแอโนด (สีเขียว) ทางด้านขวา ตอนนี้กดฝาลงบนโถเพื่อล็อคเข้าที่

ขั้นตอนที่ 5: การปิดวงจร

1. งอและเชื่อมต่อสายแคโทด (สีส้ม) กับ '+' และสายแอโนด (สีเขียว) กับ '-' บน Hacker Board

2. เชื่อมต่อปลายด้านยาวของตัวเก็บประจุสีน้ำเงิน (10μF) เข้ากับพิน 1 และปลายด้านสั้นเข้ากับพิน 2 คุณอาจต้องดัดสายไฟเพื่อให้เข้าที่พอดี

3. เชื่อมต่อปลายด้านยาวของ LED เข้ากับพิน 5 และปลายด้านสั้นไปที่พิน 6

แค่นั้นแหละ! คุณควรเริ่มเห็นไฟ LED กะพริบหลังจากผ่านไปสองสามวัน เมื่อ MudWatt ของคุณพัฒนาชุมชนจุลินทรีย์ที่มีสุขภาพดี!

ส่วนประกอบเหล่านี้ทำอะไร?

Hacker Board: Hacker Board ใช้แรงดันไฟต่ำและกระแสไฟต่ำที่มาจาก MudWatt และแปลงเป็นแรงดันไฟที่สูงกว่าและกระแสไฟที่สูงกว่า

ตัวเก็บประจุ: ตัวเก็บประจุเป็นส่วนประกอบที่เก็บพลังงานเพียงเล็กน้อย สามารถสร้างพลังงานขึ้นมาได้เมื่อมีพลังงานเข้ามาจาก MudWatt แล้วปล่อยพลังงานนั้นออกมาอย่างรวดเร็วเพื่อให้ไฟ LED กะพริบ

LED: Light Emitting Diode (LED) นำอิเล็กตรอนที่ตัวเก็บประจุปล่อยออกมา และแปลงพลังงานของอิเล็กตรอนเหล่านั้นให้เป็นพลังงานแสง

ขั้นตอนที่ 6: การวัดจุลินทรีย์และกำลังขับ

ดาวน์โหลดแอป MudWatt Explorer บน App Store หรือ Google Play คุณจะใช้มันเพื่อวัด บันทึก และวิเคราะห์ข้อมูล MudWatt ของคุณในขั้นตอนต่อไป!

ขั้นตอนที่ 1: พร้อม ตั้งเป้า…วัด!

เมื่อไฟกะพริบของ MudWatt กะพริบ ให้เปิดแอป MudWatt Explorer แล้วเลือกวัดจากเมนูหลัก จัดเรียงไฟกระพริบในเป้าหมายบนหน้าจอของคุณและแอพจะวัดกำลังและจำนวนแบคทีเรียไฟฟ้าของคุณโดยอัตโนมัติ!

ขั้นตอนที่ 2: บันทึกและวิเคราะห์การวัดหลายรายการ

บันทึกการวัดหลายรายการโดยใช้ปุ่มบันทึกบนหน้าจอการวัด และไปที่ส่วนวิเคราะห์ของแอพเพื่อดูว่า MudWatt ของคุณทำงานอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป!

ขั้นตอนที่ 3: ค้นพบโลกที่ซ่อนอยู่

ใช้การอ่านค่าพลังของคุณเพื่อปลดล็อกตอนต่างๆ ของการ์ตูนแสนสนุกและให้ความรู้เกี่ยวกับ Shewy, the Electric Microbe ค้นพบความมหัศจรรย์ของจุลินทรีย์ในขณะที่ Shewy สำรวจโลกที่ซับซ้อนและเต็มไปด้วยโคลนแห่งนี้

ขั้นตอนที่ 7: บันทึกย่อและแหล่งข้อมูล DIY

ขอบคุณมากสำหรับทุกคนที่แสดงความคิดเห็นในโพสต์ของเรา! เมื่อ Instructables เชิญเราให้โพสต์เกี่ยวกับ MudWatt เป็นครั้งแรก เราไม่แน่ใจว่ามันเหมาะสมหรือไม่ เนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์จริงๆ และเรากังวลว่า Instructable ของเราจะจบลงเหมือนโฆษณาเชิงพาณิชย์ แต่เราตัดสินใจที่จะทำเพราะว่า MudWatt ได้รับการออกแบบให้เป็นชุด DIY MFC หลังจากทั้งหมด แม้ว่าเราจะรู้สึกตื่นเต้นเมื่อมีคนซื้อผลิตภัณฑ์ของเรา แต่เรารู้สึกตื่นเต้นมากเมื่อเราสร้างแรงบันดาลใจให้ผู้คนไล่ตามการสร้างสรรค์และการทดลองของตนเอง หลายคนขอข้อมูลเพิ่มเติมสำหรับการสร้าง MFC ของตนเองโดยใช้ชิ้นส่วนที่หาซื้อได้ทั่วไป ซึ่งสามารถทำได้อย่างสมบูรณ์ และเราได้จัดเตรียมแหล่งข้อมูลไว้ด้านล่าง อย่างไรก็ตาม เราพบว่าการสร้าง MFC ที่แท้จริงด้วยส่วนประกอบที่ไม่มีวางจำหน่ายทั่วไปนั้นมีราคาแพงกว่าการซื้อส่วนประกอบของเราอย่างมาก ที่จริงแล้ว MudWatt เริ่มต้นจากการใช้ส่วนประกอบที่หาซื้อได้ทั่วไป แต่เราสามารถลดราคาได้ด้วยการสั่งซื้อวัสดุในปริมาณมาก และดำเนินการเอง

เราเคยเห็นโพสต์เกี่ยวกับ DIY MFC หลายครั้ง แต่เราพบว่าโครงการเหล่านี้รวมถึงการใช้ตาข่ายโลหะ แปรงโลหะ ลวดทองแดง และวัสดุอื่นๆ ที่กัดกร่อนในสภาพแวดล้อมดินที่รุนแรง การใช้วัสดุที่กัดกร่อนเหล่านี้หมายความว่าคุณกำลังสร้างแบตเตอรี่ที่มีการกัดกร่อนแทน MFC การกัดกร่อนนั้นมักเกิดขึ้นที่จุดเชื่อมต่อระหว่างวัสดุอิเล็กโทรดกับลวด ชุมทางนี้สามารถปิดผนึกด้วยอีพ็อกซี่ได้ แต่ในทางปฏิบัติเป็นเรื่องยากมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณใช้อิเล็กโทรดที่มีพื้นที่ผิวสูงหรืออิเล็กโทรดที่มีรูพรุน ซึ่งคุณจะต้องใช้หากต้องการผลิตกำลังที่มีนัยสำคัญ สิ่งที่ตลกคือการกัดกร่อนนี้จะทำให้เกิดพลังงานที่สำคัญ ซึ่งสามารถเข้าใจผิดได้ง่ายมากว่ามาจากกิจกรรมของจุลินทรีย์

สำหรับการทำ DIY MFC ของคุณเอง คุณสามารถหาวัสดุที่ไม่กัดกร่อนได้ดังต่อไปนี้:

อิเล็กโทรดคาร์บอน

ลวดไทเทเนียม:

ชิปปั๊มชาร์จ (สำหรับจ่ายไฟให้ LED/อิเล็กทรอนิกส์): S-882Z24-M5T1G

เราขอแนะนำให้คุณใช้ MudWatt เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการวิจัยของคุณเอง และเราคงจะตื่นเต้นมากหากคุณสามารถสร้าง MFC ที่แท้จริงโดยใช้วัสดุที่หาซื้อได้ทั่วไปในราคาที่ถูกกว่า มีความสุขในการทดลอง!