Comment fabriquer une pile à combustible microbienne (MFC) à l'aide de boue : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

La pile à combustible microbienne MudWatt (affectueusement surnommée la « batterie de saleté ») est un appareil qui utilise des bactéries pour convertir la matière organique trouvée dans la boue en électricité. Ce Instructable vous guidera dans la fabrication de votre propre pile à combustible microbienne à l'aide de n'importe quel kit scientifique MudWatt

Pour faire un MudWatt, vous aurez besoin de:

• MudWatt Classic, MudWatt Science Fair Pack ou MudWatt Classroom Pack
• Boue
• Tout conteneur (si vous utilisez un autre navire)

Comment fonctionne le MudWatt: Le MudWatt est un kit scientifique amusant et éducatif qui utilise les micro-organismes naturellement présents dans le sol pour générer de l'électricité. Bien qu'invisibles à l'œil nu, ces microbes, dont le corps fait un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain, vivent dans pratiquement tous les sols et sédiments de la planète. Parmi ces diverses communautés de microbes, il y a des espèces particulières qui ont la capacité unique de libérer des électrons à l'extérieur de leur corps dans le cadre de leur processus de respiration.

Le MudWatt exploite cette capacité remarquable en fournissant à ces microbes à base de boue deux disques en graphite conducteur, appelés anode et cathode. L'anode est placée dans la boue où les microbes électrogènes peuvent se développer, tandis que la cathode est placée sur le dessus, l'exposant à l'oxygène de l'air (voir le diagramme MudWatt ci-dessous).

Étape 1: faire de la boue

Mettez des gants et trouvez 3 à 4 poignées de terre ou de boue de marécage - le plus odorant sera le mieux ! Assurez-vous que votre sol est saturé mais pas moelleux en ajoutant ou en versant de l'eau. Facultatif: ajoutez des nutriments supplémentaires à votre sol, tels que des emballages MudWatt, des produits en papier déchiquetés ou des aliments de votre réfrigérateur.

Notes importantes: Évitez d'utiliser des sols avec des petites billes blanches (perlite) qui aèrent le sol. Les bactéries qui alimentent le MudWatt sont des anaérobies qui ont besoin d'un environnement sans oxygène pour construire des communautés saines.

Étape 2: fabrication d'électrodes

Plier les deux fils à 90° là où se termine la gaine en plastique. Redressez l'extrémité nue du fil. Le fil vert sera utilisé pour faire l'anode, et le fil orange sera utilisé pour faire la cathode. Insérez l'extrémité dénudée du fil d'anode (vert) dans le côté du disque de feutre mince tout en portant les gants fournis. Essayez d'empêcher le fil de sortir du feutre. Répétez cette étape avec le fil cathodique (orange) et le disque de feutre épais.

Étape 3: Assemblage

Mettez une couche uniforme de boue au fond de votre récipient, à au moins 1 cm de profondeur. Placez l'anode (verte) que vous avez construite à l'étape 3 sur la boue, en l'appuyant fermement pour faire sortir les bulles d'air. Remplissez votre récipient avec plus de boue, au moins 5 cm de profondeur, en appuyant fermement pour faire sortir les bulles d'air. Laissez reposer votre boue pendant quelques minutes et égouttez tout excès de liquide. Enfin, placez doucement la cathode (orange) sur la boue. Ne couvrez pas la cathode avec de la boue.

Étape 4: Couvercle (pour les kits MudWatt fournis avec les navires)

Si votre kit est livré avec le MudWatt Vessel:

Retirez vos gants et fixez la Hacker Board dans l'encoche du couvercle. Passer les fils électrodes à travers le couvercle. Face à l'indentation semi-circulaire, la cathode (orange) doit être à gauche et l'anode (verte) à droite. Appuyez maintenant sur le couvercle du bocal pour le mettre en place.

Étape 5: Fermeture du circuit

1. Pliez et connectez le fil cathodique (orange) au « + » et le fil anodique (vert) au « - » sur la carte Hacker.

2. Connectez l'extrémité longue du condensateur bleu (10μF) à la broche 1 et son extrémité courte à la broche 2. Vous devrez peut-être plier les fils pour qu'ils soient bien ajustés.

3. Connectez l'extrémité longue de la LED à la broche 5 et son extrémité courte à la broche 6.

C'est ça! Vous devriez commencer à voir la LED clignoter après quelques jours, une fois que votre MudWatt a développé une saine communauté de microbes !

A quoi servent ces composants ?

Carte Hacker: La carte Hacker prend la basse tension et le faible courant provenant du MudWatt et les convertit en courtes rafales de tension plus élevée et de courant plus élevé.

Condensateur: Le condensateur est un petit composant de stockage d'énergie. Il est capable d'accumuler de l'énergie au fur et à mesure que le courant arrive du MudWatt, puis de décharger cette énergie en une rafale rapide pour faire clignoter la LED.

LED: La diode électroluminescente (LED) prend les électrons déchargés par le condensateur et convertit l'énergie de ces électrons en énergie lumineuse.

Étape 6: Mesure des microbes et de la puissance de sortie

Téléchargez l'application MudWatt Explorer sur l'App Store ou Google Play. Vous l'utiliserez pour mesurer, enregistrer et analyser vos données MudWatt au cours des prochaines étapes !

Étape 1: Préparez-vous, visez… Mesurez !

Une fois que le clignotant de votre MudWatt clignote, ouvrez l'application MudWatt Explorer et sélectionnez Mesurer dans le menu principal. Alignez le clignotant sur la cible de votre écran et l'App mesurera automatiquement votre puissance et votre population de bactéries électriques !

Étape 2: Enregistrez et analysez plusieurs mesures

Enregistrez plusieurs mesures à l'aide du bouton Enregistrer sur l'écran Mesure et accédez à la section Analyse de l'application pour voir comment votre MudWatt fonctionne au fil du temps !

Étape 3: Découvrez un monde caché

Utilisez vos lectures de puissance pour déverrouiller les chapitres d'une bande dessinée amusante et éducative suivant Shewy, le microbe électrique. Découvrez la magie des microbes alors que Shewy explore ce monde complexe et boueux.

Étape 7: Une note de clôture et des ressources de bricolage

Merci beaucoup à tous ceux qui ont commenté notre publication! Lorsque Instructables nous a invités pour la première fois à publier sur le MudWatt, nous ne savions pas si c'était la bonne solution, car il s'agit bien d'un produit, et nous craignions que notre Instructable finisse par ressembler à un publireportage. Mais nous avons décidé de le faire parce que le MudWatt est conçu pour être un kit MFC de bricolage, après tout. Bien que nous soyons bien sûr enthousiasmés lorsque les gens achètent nos produits, nous sommes également très enthousiastes lorsque nous incitons les gens à poursuivre leur propre création et expérimentation. De nombreuses personnes ont demandé plus d'informations pour créer leur propre MFC à l'aide de pièces standard. C'est tout à fait possible, et nous avons fourni des ressources pour cela ci-dessous. Cependant, nous avons constaté que la fabrication d'un véritable MFC avec des composants standard est nettement plus chère que l'achat de nos composants. Le MudWatt a en fait commencé à utiliser des composants standard, mais nous avons réussi à réduire le prix en commandant des matériaux en très grandes quantités et en les traitant nous-mêmes.

Nous avons vu plusieurs articles sur les MFC de bricolage dans le passé, mais nous avons constaté que ces projets incluent l'utilisation de treillis métalliques, de brosses métalliques, de fil de cuivre et d'autres matériaux qui se corrodent dans des environnements de sol difficiles. L'utilisation de ces matériaux corrosifs signifie que vous fabriquez une batterie anticorrosion au lieu d'un MFC. Cette corrosion se produit souvent à la jonction entre le matériau de l'électrode et le fil. Cette jonction peut être scellée avec de l'époxy, mais cela est très difficile à faire dans la pratique, surtout si vous utilisez des électrodes de grande surface ou poreuses, dont vous aurez besoin si vous voulez produire une puissance importante. Ce qui est amusant, c'est que cette corrosion produira en fait une puissance importante, qui peut être très facilement confondue avec l'activité microbienne.

Pour fabriquer votre propre MFC DIY, voici quelques endroits où vous pouvez trouver des matériaux non corrosifs:

Électrodes de carbone:

Fil de titane:

Puce de pompe de charge (pour alimenter une LED/l'électronique): S-882Z24-M5T1G

Nous vous encourageons à utiliser le MudWatt comme point de départ pour vos propres recherches, et nous serions ravis si vous parveniez à créer un véritable MFC en utilisant des matériaux du commerce à un prix inférieur. Bonne expérimentation !