Cómo hacer una pila de combustible microbiana (MFC) usando barro: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

La celda de combustible microbiana MudWatt (apodada cariñosamente la "batería de suciedad") es un dispositivo que utiliza bacterias para convertir la materia orgánica que se encuentra en el lodo en electricidad. Este Instructable lo guiará a través de la fabricación de su propia celda de combustible microbiana utilizando cualquier kit de ciencia MudWatt

Para hacer un MudWatt, necesitará:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack o MudWatt Classroom Pack
• Lodo
• Cualquier contenedor (si usa un recipiente diferente)

Cómo funciona el MudWatt: El MudWatt es un kit de ciencia divertido y educativo que utiliza los microorganismos que se encuentran naturalmente en el suelo para generar electricidad. Aunque invisibles a simple vista, estos microbios, con cuerpos de una décima parte del grosor de un cabello humano, viven prácticamente en todo el suelo y sedimentos del planeta. Entre estas diversas comunidades de microbios se encuentran especies particulares que tienen la capacidad única de liberar electrones fuera de sus cuerpos como parte de su proceso de respiración.

El MudWatt aprovecha esta notable capacidad al proporcionar a estos microbios a base de lodo dos discos de grafito conductores, llamados ánodo y cátodo. El ánodo se coloca dentro del lodo donde pueden crecer los microbios electrogénicos, mientras que el cátodo se coloca en la parte superior exponiéndolo al oxígeno en el aire (vea el diagrama de MudWatt a continuación).

Paso 1: hacer barro

Ponte los guantes y encuentra 3-4 puñados de tierra o pantano, ¡cuanto más huele mejor! Asegúrese de que su suelo esté saturado pero no espeso agregando o vertiendo agua. Opcional: agregue nutrientes adicionales a su suelo, como empaques MudWatt, productos de papel triturado o alimentos de su refrigerador.

Notas clave: Evite el uso de suelos con pequeñas bolas blancas (perlita) que airean el suelo. Las bacterias que alimentan el MudWatt son anaerobios que necesitan un ambiente sin oxígeno para construir comunidades saludables.

Paso 2: hacer electrodos

Doble ambos cables 90 ° donde termina la funda de plástico. Enderece el extremo desnudo del cable. El cable verde se usará para hacer el ánodo y el cable naranja se usará para hacer el cátodo. Inserte el extremo desnudo del alambre del ánodo (verde) en el costado del disco de fieltro delgado mientras usa los guantes provistos. Trate de evitar que el alambre salga del fieltro. Repita este paso con el alambre del cátodo (naranja) y el disco de fieltro grueso.

Paso 3: Montaje

Coloque una capa uniforme de barro en el fondo de su recipiente, al menos 1 cm de profundidad. Coloque el ánodo (verde) que construyó en el Paso 3 encima del lodo, presionándolo firmemente para expulsar las burbujas de aire. Llene su recipiente con más barro, al menos 5 cm de profundidad, presionando firmemente para exprimir las burbujas de aire. Deje reposar el lodo durante unos minutos y drene el exceso de líquido. Finalmente, coloque el cátodo (naranja) suavemente sobre el barro. No cubra el cátodo con barro.

Paso 4: tapado (para kits MudWatt que vienen con recipientes)

Si su kit vino con el recipiente MudWatt:

Quítese los guantes y coloque el Hacker Board en la hendidura de la tapa. Pase los cables de los electrodos a través de la tapa. Frente a la muesca semicircular, el cátodo (naranja) debe estar a la izquierda y el ánodo (verde) a la derecha. Ahora presione la tapa hacia abajo sobre el frasco para que encaje en su lugar.

Paso 5: cierre del circuito

1. Doble y conecte el cable del cátodo (naranja) a "+" y el cable del ánodo (verde) a "-" en el Hacker Board.

2. Conecte el extremo largo del condensador azul (10μF) al pin 1 y su extremo corto al pin 2. Es posible que deba doblar los cables para que encajen perfectamente.

3. Conecte el extremo largo del LED al pin 5 y su extremo corto al pin 6.

¡Eso es todo! ¡Debería comenzar a ver parpadear el LED después de unos días, una vez que su MudWatt haya desarrollado una comunidad saludable de microbios!

¿Qué hacen estos componentes?

Tablero de hacker: El tablero de hacker toma el bajo voltaje y la baja corriente provenientes del MudWatt y los convierte en ráfagas cortas de voltaje más alto y corriente más alta.

Condensador: El condensador es un pequeño componente de almacenamiento de energía. Es capaz de acumular energía a medida que ingresa energía del MudWatt y luego descargar esa energía en una ráfaga rápida para hacer parpadear el LED.

LED: el diodo emisor de luz (LED) toma los electrones que descarga el condensador y convierte la energía de esos electrones en energía luminosa.

Paso 6: medición de microbios y potencia de salida

Descargue la aplicación MudWatt Explorer en la App Store o Google Play. ¡Lo usará para medir, registrar y analizar sus datos de MudWatt en los próximos pasos!

Paso 1: Listo, Apunte… ¡Mida!

Una vez que la luz intermitente de su MudWatt esté parpadeando, abra la aplicación MudWatt Explorer y seleccione Medir en el menú principal. ¡Alinee el intermitente en el objetivo en su pantalla y la aplicación medirá automáticamente su energía y su población de bacterias eléctricas!

Paso 2: registrar y analizar múltiples mediciones

Registre varias mediciones usando el botón Grabar en la pantalla de Mediciones y vaya a la sección Analizar de la aplicación para ver cómo funciona su MudWatt a lo largo del tiempo.

Paso 3: descubre un mundo oculto

Usa tus lecturas de poder para desbloquear capítulos de un cómic divertido y educativo que sigue a Shewy, el microbio eléctrico. Descubra la magia de los microbios mientras Shewy explora este complejo y fangoso mundo.

Paso 7: una nota final y recursos de bricolaje

¡Muchas gracias a todos los que han comentado nuestra publicación! Cuando Instructables nos invitó por primera vez a publicar sobre MudWatt, no estábamos seguros de si era el adecuado, ya que de hecho es un producto, y nos preocupaba que nuestro Instructable terminara sonando como un infomercial. Pero decidimos hacerlo porque el MudWatt está diseñado para ser un kit MFC de bricolaje, después de todo. Si bien, por supuesto, estamos entusiasmados cuando las personas compran nuestros productos, también estamos muy entusiasmados cuando inspiramos a las personas a buscar su propia creación y experimentación. Mucha gente ha solicitado más información para crear su propio MFC utilizando piezas estándar. Esto es completamente posible de hacer, y le proporcionamos recursos para eso a continuación. Sin embargo, hemos descubierto que fabricar un verdadero MFC con componentes listos para usar es significativamente más caro que comprar nuestros componentes. El MudWatt en realidad comenzó usando componentes listos para usar, pero logramos bajar el precio al ordenar materiales en cantidades muy grandes y procesarlos nosotros mismos.

Hemos visto varias publicaciones sobre los MFC de bricolaje en el pasado, pero hemos descubierto que estos proyectos incluyen el uso de mallas metálicas, cepillos metálicos, alambre de cobre y otros materiales que se corroen en entornos de suelos duros. El uso de estos materiales corrosivos significa que está fabricando una batería anticorrosiva en lugar de un MFC. Esa corrosión a menudo ocurre en la unión entre el material del electrodo y el alambre. Esta unión se puede sellar con epoxi, pero esto es muy difícil de hacer en la práctica, especialmente si está utilizando electrodos de gran superficie o porosos, que necesitará si desea producir una potencia significativa. Lo curioso es que esta corrosión en realidad producirá una potencia significativa, que se puede confundir fácilmente con la actividad microbiana.

Para hacer su propio MFC de bricolaje, aquí hay algunos lugares donde puede encontrar materiales no corrosivos:

Electrodos de carbono:

Alambre de titanio:

Chip de bomba de carga (para alimentación y LED / electrónica): S-882Z24-M5T1G

Le animamos a que utilice MudWatt como punto de partida para su propia investigación, y estaríamos encantados si pudiera crear un verdadero MFC utilizando materiales listos para usar a un precio más económico. ¡Feliz experimentando!