كيفية صنع خلية وقود ميكروبية (MFC) باستخدام الطين: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

خلية الوقود الميكروبية MudWatt (يطلق عليها اسم "بطارية الأوساخ") هي جهاز يستخدم البكتيريا لتحويل المواد العضوية الموجودة في الطين إلى كهرباء. سيرشدك هذا Instructable خلال صنع خلية الوقود الميكروبية الخاصة بك باستخدام أي MudWatt Science Kit

لصنع مد واط ، سوف تحتاج إلى:

• MudWatt Classic أو MudWatt Science Fair Pack أو MudWatt Classroom Pack
• طين
• أي حاوية (إذا كنت تستخدم وعاءً مختلفًا)

كيف يعمل MudWatt: The MudWatt عبارة عن مجموعة علمية تعليمية ممتعة تستخدم الكائنات الحية الدقيقة الموجودة بشكل طبيعي في التربة لتوليد الكهرباء. على الرغم من أن هذه الميكروبات غير مرئية للعين المجردة ، إلا أن هذه الميكروبات ، التي يبلغ سمك أجسامها عُشر سمك شعرة الإنسان ، تعيش في جميع أنحاء التربة والرواسب تقريبًا على هذا الكوكب. من بين هذه المجتمعات المتنوعة من الميكروبات أنواع معينة لها قدرة فريدة على إطلاق الإلكترونات خارج أجسامها كجزء من عملية التنفس.

يستفيد MudWatt من هذه القدرة الرائعة من خلال تزويد هذه الميكروبات القائمة على الطين بقرصين موصلين من الجرافيت ، يطلق عليهما الأنود والكاثود. يتم وضع القطب الموجب داخل الطين حيث يمكن أن تنمو الميكروبات الكهربية ، بينما يتم وضع الكاثود في الأعلى لتعريضه للأكسجين الموجود في الهواء (انظر مخطط MudWatt أدناه).

الخطوة الأولى: صنع الطين

ارتدِ القفازات وابحث عن 3-4 حفنات من التربة أو المستنقعات اللزجة - كلما كانت الرائحة أفضل! تأكد من أن تربتك مشبعة ولكن ليست سائلة عن طريق إضافة الماء أو سكبه. اختياري: أضف المزيد من العناصر الغذائية إلى تربتك ، مثل عبوات MudWatt أو المنتجات الورقية المقطعة أو الأطعمة من الثلاجة.

الملاحظات الأساسية: تجنب استخدام التربة ذات الكرات البيضاء الصغيرة (البيرلايت) التي تعمل على تهوية التربة. البكتيريا التي تشغل MudWatt هي كائنات لاهوائية تحتاج إلى بيئة خالية من الأكسجين لبناء مجتمعات صحية.

الخطوة الثانية: صنع الأقطاب الكهربائية

ثني كلا السلكين 90 درجة حيث ينتهي الغلاف البلاستيكي. افرد الطرف العاري للسلك. سيتم استخدام السلك الأخضر لعمل الأنود ، وسيتم استخدام السلك البرتقالي لعمل القطب السالب. أدخل الطرف العاري من سلك الأنود (الأخضر) في جانب قرص اللباد الرقيق أثناء ارتداء القفازات المتوفرة. حاول منع السلك من الخروج من اللباد. كرر هذه الخطوة باستخدام سلك الكاثود (البرتقالي) وقرص اللباد السميك.

الخطوة 3: التجميع

ضع طبقة متساوية من الطين في قاع الوعاء بعمق 1 سم على الأقل. ضع الأنود (الأخضر) الذي قمت بإنشائه في الخطوة 3 فوق الطين ، واضغط عليه لأسفل بقوة لإخراج فقاعات الهواء. املأ الوعاء بمزيد من الطين ، بعمق 5 سم على الأقل ، واضغط لأسفل بقوة لإخراج فقاعات الهواء. دع الطين يرتاح لبضع دقائق وقم بتصريف أي سائل زائد. أخيرًا ، ضع الكاثود (البرتقالي) برفق فوق الوحل. لا تقم بتغطية الكاثود بالطين.

الخطوة 4: الغطاء (لمجموعات MudWatt التي تأتي مع السفن)

إذا كانت المجموعة الخاصة بك تأتي مع سفينة MudWatt:

قم بإزالة القفازات الخاصة بك وإرفاق لوحة القرصنة في المسافة البادئة على الغطاء. قم بتمرير أسلاك القطب عبر الغطاء. في مواجهة المسافة البادئة نصف الدائرية ، يجب أن يكون الكاثود (البرتقالي) على اليسار والأنود (الأخضر) على اليمين. الآن اضغط على الغطاء لأسفل على الجرة لتثبيته في مكانه.

الخطوة 5: إغلاق الدائرة

1. قم بثني وتوصيل سلك الكاثود (البرتقالي) بـ "+" وسلك الأنود (الأخضر) بـ "-" على لوحة القرصنة.

2. قم بتوصيل الطرف الطويل للمكثف الأزرق (10 درجة فهرنهايت) بالدبوس 1 ونهايته القصيرة بالدبوس 2. قد تحتاج إلى ثني الأسلاك بحيث تتلاءم بإحكام.

3. قم بتوصيل الطرف الطويل لمؤشر LED بالدبوس 5 ونهايته القصيرة بالدبوس 6.

هذا كل شيء! يجب أن تبدأ في رؤية وميض LED بعد بضعة أيام ، بمجرد أن يطور MudWatt مجتمعًا صحيًا من الميكروبات!

ماذا تفعل هذه المكونات؟

Hacker Board: تأخذ Hacker Board الجهد المنخفض والتيار المنخفض القادم من MudWatt وتتحول إلى رشقات قصيرة من الجهد العالي والتيار العالي.

مكثف: المكثف هو عنصر تخزين الطاقة قليلا. إنه قادر على بناء الطاقة حيث تأتي الطاقة من MudWatt ، ثم تفريغ تلك الطاقة في انفجار سريع وميض LED.

LED: يأخذ الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) الإلكترونات التي يتم تفريغها بواسطة المكثف ويحول طاقة تلك الإلكترونات إلى طاقة ضوئية.

الخطوة 6: قياس الميكروبات وخرج الطاقة

قم بتنزيل تطبيق MudWatt Explorer من App Store أو Google Play. ستستخدمه لقياس وتسجيل وتحليل بيانات MudWatt في الخطوات القليلة التالية!

الخطوة 1: جاهز ، صوب … قس!

بمجرد وميض وميض MudWatt الخاص بك ، افتح تطبيق MudWatt Explorer وحدد قياس من القائمة الرئيسية. قم بمحاذاة الوميض في الهدف على شاشتك وسيقوم التطبيق تلقائيًا بقياس قوتك وعدد البكتيريا الكهربائية!

الخطوة 2: تسجيل وتحليل القياسات المتعددة

سجل عدة قياسات باستخدام زر التسجيل على شاشة القياس ، وانتقل إلى قسم التحليل في التطبيق لترى كيف يعمل MudWatt بمرور الوقت!

الخطوة 3: اكتشف عالمًا خفيًا

استخدم قراءاتك لفتح فصول من قصة فكاهية مرحة وتعليمية تتبع Shewy ، الميكروب الكهربائي. اكتشف سحر الميكروبات بينما تستكشف Shewy هذا العالم الموحل المعقد.

الخطوة 7: ملاحظة ختامية وموارد DIY

شكرا جزيلا لكل من علق على منشورنا! عندما دعانا Instructables لأول مرة للنشر حول MudWatt ، لم نكن متأكدين مما إذا كان مناسبًا ، لأنه منتج بالفعل ، وكنا قلقين من أن يبدو Instructable الخاص بنا وكأنه إعلان تجاري. لكننا قررنا القيام بذلك لأن MudWatt مصمم ليكون مجموعة DIY MFC ، بعد كل شيء. في حين أننا بالطبع متحمسون عندما يشتري الأشخاص منتجاتنا ، فإننا أيضًا متحمسون جدًا عندما نلهم الناس لمتابعة أعمالهم الإبداعية والتجريبية. طلب العديد من الأشخاص مزيدًا من المعلومات لإنشاء MFC الخاصة بهم باستخدام الأجزاء الجاهزة. هذا ممكن تمامًا ، وقد قدمنا الموارد لذلك أدناه. ومع ذلك ، فقد وجدنا أن إنشاء MFC حقيقي بمكونات جاهزة يعد أكثر تكلفة بكثير من شراء مكوناتنا. بدأ MudWatt بالفعل باستخدام مكونات جاهزة ، لكننا نجحنا في خفض السعر عن طريق طلب المواد بكميات كبيرة جدًا ومعالجتها بأنفسنا.

لقد رأينا العديد من المشاركات حول DIY MFCs في الماضي ، لكننا وجدنا أن هذه المشاريع تشمل استخدام الشبكات المعدنية والفرش المعدنية والأسلاك النحاسية وغيرها من المواد التي تتآكل في بيئات التربة القاسية. استخدام هذه المواد المسببة للتآكل يعني أنك تصنع بطارية تآكل بدلاً من MFC. يحدث هذا التآكل غالبًا عند التقاطع بين مادة القطب الكهربائي والسلك. يمكن إغلاق هذا التقاطع بالإيبوكسي ، ولكن من الصعب جدًا القيام بذلك عمليًا ، خاصة إذا كنت تستخدم مساحة سطح عالية أو أقطاب مسامية ، والتي ستحتاجها إذا كنت تريد إنتاج أي طاقة كبيرة. الشيء المضحك هو أن هذا التآكل سينتج في الواقع بعض القوة المهمة ، والتي يمكن أن يخطئ بسهولة أنها ناتجة عن نشاط جرثومي.

لصنع DIY MFC الخاص بك ، إليك بعض الأماكن التي يمكنك العثور فيها على مواد غير قابلة للتآكل:

أقطاب الكربون:

سلك التيتانيوم:

رقاقة مضخة الشحن (لتزويد الطاقة بمصباح LED / إلكترونيات): S-882Z24-M5T1G

نحن نشجعك على استخدام MudWatt كنقطة انطلاق لأبحاثك الخاصة ، وسنكون سعداء إذا كنت قادرًا على إنشاء MFC حقيقي باستخدام مواد جاهزة للاستخدام بسعر أرخص. تجربة سعيدة!