คำแนะนำนี้ให้คำแนะนำโดยละเอียดสำหรับการสร้างเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ของคุณเองโดยใช้การบำบัดด้วย Jello, น้ำเค็มและบำบัดน้ำเสีย เป็นไปตามข้อมูลที่ให้ไว้ใน Make a Microbial Fuel Cell (MFC) - ส่วนที่ 1

นี่คือเซลล์เชื้อเพลิงที่แท้จริงซึ่งทั้งสื่อที่ไม่ใช้ออกซิเจนและอิเล็กโทรไลต์สามารถเปลี่ยนได้และสะพานเกลืออาจให้บริการได้ตามต้องการ เซลล์เชื้อเพลิงใช้วัสดุอินทรีย์และผลิตกระแสไฟฟ้าและมีเทน (หรือก๊าซชีวภาพที่เหมาะสมกว่ารวมถึง CO2 และก๊าซอื่น ๆ) สิ่งเหล่านี้ถูกเก็บไว้ในร้านค้ามีเธนเพื่อการประมวลผลต่อไป …. โอเคมันเป็นบอลลูนและฉันไม่รู้ว่าคุณควรทำอย่างไรกับก๊าซชีวภาพยกเว้นระวังและทดลองด้วย

เราจะใช้การออกแบบสองเซลล์แบบดั้งเดิมกับสะพานเจลาติน / เกลือ โดยทั่วไปจะใช้วุ้น แต่เราจะลองทั้งเจลาตินแบบดั้งเดิมที่ไม่ปรุงรสและซ่อนกาว ใช่คุณสามารถใช้เจลาตินปรุงแต่งแบรนด์ Jello ได้จริงและฉันจะสนใจในผลลัพธ์ของคุณมาก

ฉันยังตั้งใจที่จะทดลองกับสารอาหารที่เป็นเจลาตินในห้องแอโนด สำหรับฉันแล้วขั้วบวกแบบถอดเปลี่ยนได้ซึ่งเป็นเจลนั้นจะเป็นการปรับปรุงที่สำคัญให้กับยูทิลิตี้ของเทคโนโลยีนี้

อุปกรณ์มีห้องขนาดเล็กสองห้อง (ประมาณ 100 มล.) ในทางทฤษฎีความหนาแน่นของประชากรจุลินทรีย์เป็นส่วนใหญ่เป็นหน้าที่ของสารอาหารและไม่ใช่พื้นที่และเราควรจะสามารถได้รับ (หรือมากขึ้น) ค่าเดียวกันออกจากเซลล์ 100 มล. ตามที่เราต้องการจากเซลล์ 1L ที่มีประชากรเดียวกัน

ตอนนี้ลองมาดูวัสดุที่เราจะใช้

วัสดุ:

ขั้นตอนที่ 1: รายการวัสดุ

เครื่องมือ

สว่านแท่นเจาะหรือดอกสว่านพร้อมดอกสว่าน

หัวแร้งบัดกรี

ถ้วยตวง

เสียบ (ไม้หรือโลหะ)

แปรงสำรองเครื่องมือไฟฟ้า 2 ชิ้น

ฉันได้รับสิ่งเหล่านี้จากแผนกฮาร์ดแวร์พิเศษที่ ACE

2 1x1x1 PVC Schedule 40 Tee

3 1 "ตัวเชื่อมต่อ PVC กำหนดการ 40

1 1 "PVC Slip 40 Cap Slip

2 1 "PVC Schedule 40 ปลั๊ก

1 1x1 / 2 Slip vs FPT threaded adapter

ตะกั่วไทเทเนียมตกปลา

ห่อพลาสติกใส

แถบยาง

สะพานเกลือขนาดกลาง

• Knox Unflavoured Gelatin
• ซ่อนกาว (ไม่ใช่ผง)
• วุ้น

เกลือในครัวเรือนหรือน้ำด่าง

Anaerobic Innoculent

• การบำบัดน้ำเสีย Microbe-Lift Septic Tank - Ace Hardware

ให้แน่ใจว่าคุณซื้อคืนการรักษาแบบไม่ใช้ออกซิเจนมีจำนวนของการรักษารวมถึง

Rid-X ซึ่งไม่ใช้ออกซิเจนแบบพิเศษ ฉันไม่ได้ทดสอบสิ่งเหล่านี้และไม่รู้ว่าผลลัพธ์จะเป็นอย่างไร

จุลินทรีย์ของพวกเขาอาจผลิต

• น้ำทิ้งปฐมภูมิน้ำเสีย
• ปลาที่มีแม่น้ำลำห้วยทะเลสาบหรือตะกอน
• เตรียมวัฒนธรรมเช่น E. Coli

ขั้นตอนที่ 2: สร้างสะพานเกลือ

หัวใจของ MFC สองแชมเนลอยู่ในสะพานเกลือหรือเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งแยกเซลล์ออกจากกัน Agar ใช้กันมากที่สุด แต่ก็ไม่จำเป็นต้องมีอยู่เสมอ อย่างไรก็ตามเนื่องจากวุ้นเป็นเจลาตินฉันจึงคิดว่าเจลาตินที่ไม่ปรุงรสธรรมดาอาจใช้แทนได้

นี่เป็นองค์ประกอบที่ฉันชอบน้อยที่สุดในการออกแบบนี้แม้ว่าฉันจะชอบความแปลกใหม่ ฉันอยากจะมีบางสิ่งบางอย่างที่ปลายเพื่อให้เสถียรภาพทางกล

ในการสร้างสะพานเกลือเราจะใช้เจลาตินน็อกซ์ที่ไม่ปรุงรสแทนวุ้นทั่วไป ฉันมีข้อสงสัยเกี่ยวกับความเสถียรของนวัตกรรมนี้ รอบต่อไปของฉันจะเน้นไปที่การใช้กาวซ่อน (แห้งไม่ใช่ของเหลว) เป็นสารยึดเกาะ สิ่งนี้จะไม่แก้ไขกระบวนการบริดจ์อย่างมีนัยสำคัญ

เริ่มน้ำให้เดือดคุณไม่ต้องการและจริง ๆ แล้วจะไม่ใช้มากกว่าสองช้อนโต๊ะ

รับส่วนหนึ่งของข้อต่อ วางแผ่นพลาสติกไว้อย่างแน่นหนาที่ปลายด้านหนึ่งและยึดด้วยยางรัดเพื่อผนึกแน่น วาง coupler ที่เปิดท้ายไว้ในชาม

นำเจลาตินที่ไม่ปรุงรสหนึ่งแพ็คของ Knox แล้วเทลงในคัปปลิ้ง เติมเกลือที่เหลือ เทส่วนผสมนี้ลงในถ้วยตวงที่แห้งแล้วเทลงในคัปปลิ้ง คุณจะสังเกตเห็นว่าการตกตะกอนออกจากห้องอีกเล็กน้อย เติมด้วยเกลือเทลงในถ้วยตวงแล้วเพิ่มช้อนโต๊ะพิเศษ ผสมส่วนผสมแห้งให้เข้ากันแล้วเทลงในคัปปลิ้งตั้งตรง

เมื่อน้ำเดือดจนเดือดเทลงในถ้วยตวงแล้วใช้เพื่อเติมสะพานเกลือเบา ๆ เทอย่างระมัดระวังเพื่อที่คุณจะได้ไม่ล้างหลอด แต่กรุณาใจกว้าง ส่วนผสมจะช่วยให้คุณสามารถ "ปลดปิด" น้ำได้ซึ่งจะเปิดเผยฟองอากาศที่ชะออกมาและช่วยตัดสินเมื่อสะพานเต็ม การหยิบขึ้นมาอย่างระมัดระวังและตรวจสอบด้านล่างสามารถช่วยให้แน่ใจว่าคอลัมน์ทั้งหมดนั้นอิ่มตัว

รอประมาณสองถึงสามนาทีแล้วเทน้ำเปล่าเล็กน้อยลงบน จากนั้นวางชามในตู้เย็นประมาณ 3-4 ชั่วโมง

นี่คือสะพานเกลือควรทิ้งไว้ในตู้เย็นจนกว่าจะถึงขั้นสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 3: ประกอบอิเล็กโทรด

ดูเหมือนว่าความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ต้องเผชิญกับนักจุลชีววิทยามือสมัครเล่นหรือนักวิจัยด้านพลังงาน … ท่ามกลางความท้าทายที่นักจุลชีววิทยามือสมัครเล่นหรือนักวิจัยด้านพลังงานเป็นขั้วไฟฟ้าคาร์บอนที่เข้าใจยาก

โอเคก่อนอื่นคุณจะต้องใช้ลวดหนึ่งเส้นและแปรงถ่านหนึ่งเส้นเพื่อสร้างขั้วไฟฟ้าคาร์บอนตาม Easy Carbon Electrode อื่น ๆ ที่สอนได้

ตอนนี้การใช้ฟองน้ำ DRY ในการตัดแถบ 3/4 "กว้างและยาวประมาณหนึ่งนิ้วชิ้นนี้ควรจะพอดีกับการเปิดคอของสกรูด้านบนได้อย่างราบรื่นตอนนี้นำมันกลับออกมาและใช้เสียบไม้ตะปูหรือวัตถุที่เหมาะสมอื่น ๆ รูมีขนาดใหญ่พอสำหรับลวดผ่าน

การใช้ดอกสว่านที่เล็กที่สุดคุณจะมีค่าเท่ากับหรือมากกว่าขนาดของสว่านลวดรูเล็ก ๆ ที่อยู่ตรงกลางของฝาเกลียว เกลียวตัวนำอิเล็กโทรดผ่านฟองน้ำและเลื่อนฟองน้ำไปที่คอของสกรูด้านบน ด้ายลวดผ่านหมวกก็ควรผ่านมากหรือน้อยได้อย่างอิสระ สกรูด้านบนลงเบา ๆ แล้วเติมน้ำลงไปในฟองน้ำ มันจะขยายเพื่อเติมเต็มคอและให้ครอบคลุมเล็กน้อยที่ฐาน

นี่คือการชุมนุมขั้วบวก มันถูกใช้สำหรับเซลล์แบบไม่ใช้ออกซิเจน ช่องว่างขนาดเล็กจะช่วยให้ก๊าซสลายตัวหนีไปในขณะที่ฟองน้ำจะยับยั้งการไหลของอากาศเข้าสู่ห้อง ในการเพิ่มสารอาหารเข้าสู่ห้องขั้วบวกเพียงคลายเกลียวด้านบนและค่อยๆเทสารอาหารผ่านฟองน้ำ

สำหรับแคโทดเราใช้วิธีการที่ต่างออกไป แคโทดจะถูกแทรกเข้าไปในฟองน้ำ (จริง ๆ แล้ววางอยู่ระหว่างฟองน้ำสองชิ้น) ซึ่งอากาศสามารถไหลเวียนได้อย่างอิสระ

ที่จะทำให้การชุมนุมแคโทดลบลวดขดลวดจากแปรงที่เหลืออยู่ เนื่องจากแปรงตะกั่วจะถูกสัมผัสอย่างเต็มที่ฉันจึงไม่ได้เพิ่มตะกั่วหรือตัวเชื่อมต่อรองแม้ว่ามันจะไม่เป็นอันตรายอย่างแน่นอน

จากส่วนที่เหลือของฟองน้ำตัดแถบ 1 "กว้าง 4" นิ้วยาวแล้วตัดเป็นสองแถบ กรุณาแปรงคาร์บอนที่เหลืออยู่ระหว่างแถบสองแถบเพื่อให้เฉพาะส่วนที่สัมผัสเท่านั้น ใส่สิ่งนี้ลงในช่องเสียบ 1 "นิ้วเปียกฟองน้ำและมันจะขยายตัวเพื่อยึดขั้วไฟฟ้าเข้าที่

ขั้นตอนที่ 4: รวบรวมเซลล์เชื้อเพลิง

เมื่อสะพานเกลือเย็นลงและแข็งตัวแล้วก็ถึงเวลารวบรวมอุปกรณ์ เพื่อการถอดประกอบและการบำรุงรักษาที่ง่ายขึ้นฉันแนะนำให้เคลือบ PVC ด้วยผงแกรไฟต์เมื่อทำการประกอบ

นำ couplers ที่เหลืออยู่สองตัวแล้วใส่แคปท้ายเข้าไปจนสุด ใส่สิ่งเหล่านี้ลงในฐานของเสื้อยืดเพื่อให้เท้ายืน

ใส่สะพานเกลือลงในแท่นทีกึ่งกลาง เมื่อนั่งอย่างถูกต้องเสื้อยืดจะได้พบและขั้วต่อสะพานเกลือจะมองไม่เห็น

เซลล์เชื้อเพลิงของคุณเสร็จสมบูรณ์และพร้อมที่จะถูกเรียกเก็บแล้ว

ขั้นตอนที่ 5: การชาร์จและการใช้งาน

Dayyum, รถถังบำบัดน้ำเสียนั้นเหม็น … คุณจะต้องการทำสิ่งนี้ข้างนอกหรือในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศดี

เลือกห้องที่จะเป็นห้องแอโนด (microbe) และอีกห้องหนึ่งไปยังห้องแคโทด

เติมถ้วยตวงด้วยน้ำอุ่นประมาณ 2 ออนซ์แล้วเติมเกลือลงไปจนกว่าจะไม่ละลายอีกต่อไป (สารละลายอิ่มตัว) การกวนและการเขย่าจะช่วยได้ ปล่อยให้น้ำเย็นสนิท นำชิ้นฟองน้ำออกจากชุดขั้วลบและให้แน่ใจว่าพวกเขาแช่ในสารละลายเกลือ เทส่วนที่เหลือลงไปในห้องแคโทดจนเหลือเพียงสารละลายเกลือ วางอิเล็กโทรดคาร์บอนที่ด้านบนของฟองน้ำหนึ่งคลุมเบา ๆ ด้วยสารละลายแล้วใช้ชิ้นที่เหลือเพื่อทำแซนวิช วางกลับเบา ๆ นี้ลงในการเชื่อมต่อและใส่ลงในหลอดแคโทด หลอดจะล้นเมื่อใส่แคโทดเอาล่ะเราต้องการให้อิเล็กโทรดคาร์บอนสัมผัสกับอากาศดังนั้นเทน้ำออกไปเล็กน้อย

เติมห้องแอโนด 1 / 2-3 / 4 ที่เต็มไปด้วยถังบำบัดน้ำเสีย ฉันยังเพิ่มน้ำตาลสองช้อนชาและกระดาษหั่นฝอยเพื่อให้คาร์บอนและไนโตรเจน เติมส่วนที่เหลือของห้องด้วยน้ำบริสุทธิ์ ใส่ชุดขั้วบวกเข้าไปในหลอดขั้วบวกจนสุด

ฉันเริ่มวัดแรงดันไฟฟ้าที่วงจรเปิด ภายใน 15 นาทีฉันสร้างแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (82 mA) เมื่อแรงดันเอาต์พุตดูเหมือนว่าจะเสถียรฉันจะวัดตามโหลดและอัปเดต