Modelo: http://goo.gl/Z3Nuf
Durante nuestras pruebas, de vez en cuando vimos a picos de hasta 6 voltios mientras se ajusta el aparato. No hemos podido estabilizar la producción en la medida en que hemos sido capaces de estabilizar a aproximadamente 220 milivoltios. Recomiendo experimentar con el tamaño de los envases y la posición de la bomba de aire y electrodos.
Resumen
El objetivo del proyecto era construir una pila de combustible microbiana del dos-compartimiento trabajo con una salida máxima de 300 milivoltios (mV), o de 0,3 voltios (V). Una pila de combustible microbiana o MFC, es una célula de combustible en el que los procesos electroquímicos que ocurren naturalmente de bacterias anaerobias descomponer alimentos, se aprovecha para generar electricidad.
La solicitadas fuente de bacterias y sustancias orgánicas en la célula era lodo Obtenido de la parte inferior de Bluff Creek detrás de Playa Vista Park en Los Ángeles, California. Este fue elegido como el recurso ideal para la célula de combustible microbiana porque pone en el agua, que proporciona un buen ambiente para el crecimiento de bacterias anaerobias.
Materiales
-2 recipientes de plástico de 1l
-Cuerda de algodón
-Malla aluminio
-Clips de papel
-Cable cobre
-Pinzas
-Cinta de aislar
-Pistola de pegamento
-Pegamento
-Bomba de aire acuario
-Cinta
-Lodos
-Espada mano
-Cubo
-Agua
-Sal
-Olla pequeña
-Cuchara
-Voltímetro
-Arma taladro
Procedimiento
Recoger lodos desde el fondo de un arroyo o estanque todavía en un cubo. Una fuente muy probablemente tendrá un montón de bacterias anaerobias.
Taladre un agujero para cable de cobre en las tapas de los envases. En una de las dos tapas, taladre un agujero para el tubo de la bomba de aire y un pequeño orificio para la ventilación (esto no se sellará). Perfore un agujero de un lado a los dos contenedores para puente de sal.
Preparación de los electrodos. Doble malla de aluminio un par de veces y enlazar con los clips de papel grandes. Pele los extremos de alambre de cobre y conecte a ambos electrodos.
Inserte el tubo de cobre de alambre y bomba de aire en orificios en las tapas. Sellar con pegamento o masilla.
Preparar el puente de sal. Calentar el agua sobre la estufa y disolver tanta sal como sea posible. Torcer una cuerda larga alrededor de sí mismo para crear una cuerda más gruesa. Si es necesario, cortar la cuerda para aprox. 15 cm. empapa la cuerda en el agua salada. Una vez húmedo, enrolle la cuerda en una capa de cinta aislante y uno de cinta del conducto, pero evitar que los extremos expuestos.
Inserte cada extremo del puente del sal en los orificios perforados en los lados de los contenedores. Selle con pegamento o masilla y cinta adicional (de ser necesario).
Llene un envase casi hasta el borde con lodo y otro con agua.
Sumerja los electrodos en el lodo y el agua. Cerrar las tapas de los envases y asegúrese de que el sobre el lodo es hermético.
Las bacterias anaerobias se deben exponer a como poco oxígeno como sea posible.
Coloque pinzas de cocodrilo a cada extremo suelto del alambre de cobre. Sujete las pinzas a las sondas de voltímetro. Asegúrese de que la sonda roja se une eléctricamente al electrodo en el agua. La punta de prueba negra debe conectarse al electrodo sumergido en el lodo.
Encienda la bomba de aire de acuario.
Gire el selector del voltímetro a 20 VDC (también puede ser marcado con el símbolo) para medir la fuerza de la electricidad en movimiento a través del circuito en voltios. Gire el dial a 2000m para medir en milivoltios, una milésima parte de un voltio, observar una lectura más precisa.
Gire el dial a 10A. Este número es el flujo de corriente de la célula de combustible microbiana está generando, medido en amperios.
Para calcular la tasa de transferencia de energía como un joule por segundo, también conocido como un vatio, utilice la siguiente fórmula.
vatios (W) = (I) Amperios x voltios (V)
Resultados
Los resultados fueron significativamente más exitosos de lo previsto. La célula de combustible microbiana genera 221 mV en su máxima eficiencia cuando se mide con un voltímetro y de vez en cuando alcanzó 6 V cuando hemos liado con la colocación de los electrodos y el tubo de la bomba de agua. Algo especialmente interesante se produjo cuando la bomba de aire fue desenchufada, que dejó de oxígeno extra que fluye a lo largo del contenedor. Se observó que la corriente generada por la célula rápidamente caer a un mínimo de 168 mV. La falta de oxígeno retrasando la reacción de reducción y por consiguiente ralentizó la corriente.
Fondo
El puente de sal permite a la corriente para el flujo de iones de hidrógeno en un circuito. Si no existiera, sería un cacharro de electrones, y dejaría de la corriente, haciendo inútil la célula. El ánodo de la célula de combustible microbiana depende de un potencial que provoca la corriente de flujo, y por lo tanto, la reacción de oxidación en su cámara también es dependiente de un potencial. En este caso, el elemento potencial es el cátodo en la cámara llenado de agua oxigenada, ya que ayuda a completar una reacción de reducción en esa cámara. Las reacciones de oxidación y reducción siempre que ocurren juntos (llamado una reacción redox), y en una celda de combustible microbiana, son absolutamente necesarios. Electrones emitidos por una reacción de oxidación deben ser aceptadas por átomos o iones de otra sustancia.
Durante la primera reacción (oxidación), que tiene lugar en el contenedor lleno de lodo en el ánodo, las bacterias consumen glucosa para energía y agua. Rinden luego dióxido de carbono, iones de hidrógeno positivos y electrones. Los iones positivos de hidrógeno y los electrones son atraídos por compuestos en el segundo envase y tomarán parte en una reacción de reducción. Los electrones de viajes hasta a través de la malla de aluminio y alambre de cobre del cátodo en el segundo envase. Los iones positivos de hidrógeno hacen su camino a través del puente de sal para el segundo envase. Esto es donde realiza la segunda parte de la reacción redox.
Durante la reacción de reducción, los iones positivos de hidrógeno se combinan con los electrones sobrantes de la reacción de oxidación y oxígeno en el agua para producir agua. Aquí termina la reacción redox. Por lo tanto, la vida de la célula de combustible microbiana está limitada por la vida de las bacterias dentro de la muestra de lodo.
El puente de sal también puede ser llamado una membrana de intercambio de protones, o PEM. Permite para los protones de hidrógeno producidos por las bacterias pasan a través.
El acuario de la bomba proporciona oxígeno adicional a la reacción de obtención de agua.
Porque las bacterias no estén expuestas a oxígeno, producen bióxido de carbono, protones y electrones en lugar de dióxido de carbono y agua.
Conclusión
Cualquier material de desecho orgánico debe ser compatible con la célula de combustible microbiana. Como hay un balance bastante bueno de bacterias y material orgánico, debería funcionar. Este tipo de célula es un invento relativamente nuevo. La idea primera de se formó en 1911, y el primer diseño fue concebido en 1977. Todavía hay maneras de ir en términos de mayor desarrollo de la tecnología, y personas involucradas en proyectos relacionados no están todavía seguro si nunca cogería, dado su estado actual de relativa ineficiencia. Sin embargo, como cualquier nuevo desarrollo, es sólo cuestión de tiempo antes de que alguien es capaz de mejorar en su diseño. Luego, se destaca como una opción viable para la generación de energía en plantas de tratamiento de residuos.
Fuentes
http://www.Research.PSU.edu/Capabilities/Documents/MFC_QandA.pdf
http://Web.eng.FIU.edu/~licz/2012fallNanomed/biosensors/Lecture%203-4/saltbridge.pdf
http://Chemed.Chem.wisc.edu/chempaths/GenChem-Textbook/ions-in-Solution-ELECTROLYTES-598.html
http://Chem.wisc.edu/deptfiles/Genchem/Lab/labdocs/modules/ECHEM/echemsalt.htm
---EXPLICACIÓN VOCAL
