Микробный топливный элемент своими руками

Топливный элемент своими руками дома

Водородный топливный элемент компании Nissan

С каждым годом совершенствуется мобильная электроника, становясь все распространение и доступнее: КПК, ноутбуки, мобильные и цифровые аппараты, фоторамки и пр. Все они все время пополняются новыми функциями, большими мониторами, беспроводной связью, более сильными процессорами, при этом, уменьшаясь в размерах. Технологии питания, в отличие от полупроводниковой техники, семимильными шагами не идут.

Имеющихся батарей и аккумуляторов для питания достижений индустрии становится недостаточно, поэтому вопрос альтернативных источников стоит очень остро. Топливные элементы на сегодняшний день являются наиболее перспективным направлением. Принцип их работы открыт был еще в 1839 году Уильямом Гроуом, который электричество генерировал изменив электролиз воды.

Что такое топливные элементы?

Видео: Документальный фильм, топливные элементы для транспорта: прошлое, настоящее, будущее

Топливные элементы интересны производителям автомобилей, интересуются ими и создатели космических кораблей. В 1965 году они даже были испытаны Америкой на запущенном в космос корабле «Джемини-5», а позже и на «Аполлонах». Миллионы долларов вкладываются в исследования топливных элементов и сегодня, когда существуют проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, усиливающимися выбросомами парниковых газов, образующихся при сгорании органического топлива, запасы которого тоже не бесконечны.

Топливный элемент, часто называемый электрохимическим генератором, работает нижеописанным образом.

Схема работы Топливного элемента на водороде

Являясь, как аккумуляторы и батарейки гальваническим элементом, но с тем отличием, что хранятся в нем активные вещества отдельно. На электроды они поступают по мере использования. На отрицательном электроде сгорает природное топливо или любое вещество из него полученное, которое может быть газообразным (водород, например, и окись углерода) или жидким, как спирты. На электроде положительном, как правило, реагирует кислород.

Но простой на вид принцип действия, в реальность воплотить не просто.

Топливный элемент своими руками

Видео: Топливный водородный элементсвоими руками

К сожалению у нас нет фотографий, как должен выглядить этот топливный элекмнт, надеямся на вашу фантазию.

Маломощный топливный элемент своими руками можно изготовить даже в условиях школьной лаборатории. Необходимо запастись старым противогазом, несколькими кусками оргстекла, щелочью и водным раствором этилового спирта (проще, водкой), которое будет служить для топливного элемента «горючим».

Стационарная энергоустановка на базе химического топливного элемента

Прежде всего, необходим корпус для топливного элемента, изготовить который лучше из оргстекла, толщиной не менее пяти миллиметров. Внутренние перегородки (внутри пять отсеков) можно сделать немного тоньше – 3 см. Для склеивания оргстекла используют клей такого состава: в ста граммах хлороформа или дихлорэтана растворяют шесть грамм стружки из оргстекла (проводят работу под вытяжкой).

В наружной стенке теперь необходимо просверлить отверстие, в которое вставить нужно через резиновую пробку сливную стеклянную трубочку диаметром 5-6 сантиметров.

Все знают, что в таблице Менделеева в левом нижнем углу стоят наиболее активные металлы, а металлоиды высокой активности находятся в таблице в верхнем правом углу, т.е. способность отдавать электроны, усиливается сверху вниз и справа налево. Элементы, способные при определенных условиях проявлять себя как металлы или металлоиды, находятся в центре таблицы.

Теперь во второе и четвертое отделение насыпаем из противогаза активированный уголь (между первой перегородкой и второй, а также третьей и четвертой), который выполнять будет роль электродов. Чтобы через отверстия уголь не высыпался его можно поместить в капроновую ткань (подойдут женские капроновые чулки). В

Топливо циркулировать будет в первой камере, в пятой должен быть поставщик кислорода – воздух. Между электродами будет находиться электролит, а для того, чтобы он не смог просочиться в воздушную камеру, нужно перед засыпкой в четвертую камеру угля для воздушного электролита, пропитать его раствором парафина в бензине (соотношение 2 грамма парафина на пол стакана бензина). На слой угля положить нужно (слегка вдавив) медные пластинки, к которым припаяны провода. Через них ток отводиться будет от электродов.

Осталось только зарядить элемент. Для этого и нужна водка, которую разбавить с водой нужно в 1:1. Затем осторожно добавить триста-триста пятьдесят граммов едкого калия. Для электролита в 200 граммах воды растворяют 70 граммов едкого калия.

Топливный элемент готов к испытанию. Теперь нужно одновременно налить в первую камеру – топливо, а в третью – электролит. Присоединенный к электродам вольтметр должен показать от 07 вольт до 0,9. Чтобы обеспечить непрерывную работу элементу, нужно отводить отработавшее топливо (сливать в стакан) и подливать новое (через резиновую трубку). Скорость подачи регулируется сжиманием трубки. Так выглядит в лабораторных условиях работа топливного элемента, мощность которого, понятна мала.

Видео: Топливный элемент или вечная батарейка дома

Чтобы мощность была большей, ученые давно занимаются этой проблемой. На активной стали разработки находятся метанольный и этанольный топливные элементы. Но, к сожалению, пока на практику их выхода нет.

Почему топливный элемент выбран в качестве альтернативного источника питания

Работающая модель игрушки-электромобиля на водородном топливном элементе

Альтернативным источником питания выбран топливный элемент, поскольку конечным продуктом сгорания водорода в нем является вода. Проблема касается только в нахождении недорогого и эффективного способа получения водорода. Колоссальные средства, вложенные в развитие генераторов водорода и топливных элементов, не могут не принести свои плоды, поэтому технологический прорыв и реальное их использование в повседневной жизни, только вопрос времени.

Уже сегодня монстры автомобилестроения: «Дженерал Моторс», «Хонда», «Драймлер Коайслер», « Баллард», демонстрируют автобусы и авто, которые работают на топливных элементах, мощность которых достигает 50кВт. Но, проблемы, связанные с их безопасностью, надежностью, стоимостью — еще не решены. Как говорилось уже, в отличие от традиционных источников питания – аккумуляторов и батарей, в этом случае окислитель и горючее подаются извне, а топливный элемент лишь является посредником в происходящей реакции по сжиганию топлива и превращению в электричество выделяющейся энергии.

Протекает «сжигание» только в том случае, если элемент ток отдает в нагрузку, подобно дизельному электрогенератору, но без генератора и дизеля, а также без шума, дыма и перегрева. При этом, КПД намного выше, поскольку отсутствуют промежуточные механизмы.

Видео: Автомобиль на водородном топливном элементе

Большие надежды возлагаются на применение нанотехнологий и наноматериалов, которые помогут миниатюризировать топливные элементы, при этом увеличить их мощность. Появились сообщения, что созданы сверх-эффективные катализаторы, а также конструкции топливных элементов, не имеющих мембран. В них вместе с окислителем подается в элемент топливо (метан, например). Интересны решения, где в качестве окислителя используется кислород, растворенного в воде воздуха, а в качестве топлива – органические примеси, скапливающиеся в загрязненных водах. Это, так называемые, биотопливные элементы.

Топливные элементы, по прогнозам специалистов, на массовый рынок могут выйти уже в ближайшие годы

Источник

—>Топливные элементы —>

—> —>Форма входа —>

—> —>Категории раздела —>

—> —>Поиск —>

—> —>Наш опрос —>

—> —>Друзья сайта —>

—> —>Статистика —>

Каталог файлов

Это настоящий топливный элемент! При этом анаэробная среда и электролит являются сменными, как и солевой мостик могут обслуживаться по мере необходимости. Топливный элемент потребляет органические вещества и производит электроэнергию и метан (или более правильно биогаз, который содержит СО 2 и другие газы).

Мы будем использовать традиционную двухкамерную конструкцию с желатином / солевым мостом. Чаще всего используется агар но мы будем пытаться как традиционные, такие как желатин и мездровый клей. Да, вы можете использовать ароматизированный желатин.

Я также намерен поэкспериментировать с желатиновой питательной среды в анодной камере. Мне кажется, гель на основе сменных анодов будет значительным улучшением этой технологии.

Устройство имеет две относительно небольших камеры (примерно 100 мл). В теории, большую роль играет плотность популяции микробов, что бы обеспечить их питательными веществами, а не объем, и мы должны иметь возможность получить ток того же заряда из 100 мл раствора, как и с 1 л ячейки с теми же микробами.

Теперь давайте посмотрим на материалы, которые мы будем использовать.

Шаг 1 Спецификация

Пресс дрель или дрель с насадками
Паяльник с припоем
Измерительная чашка
Шампур(дерево или металл)

2 электрические щетки
Я получил их в отделе специальной аппаратуры на ACE
2 1х1х1 ПВХ Schedule 40 Tee
3 1 «Schedule 40 PVC Connector
1 1 «Schedule 40 PVC Slip Cap
2 1 «Schedule 40 PVC Plug
1 1×1 / 2 переходник
Титановая блесна
Прозрачная пластиковая обертка
Резиновые ленты
Солевой мост средний

• Нокс (желатин)
• Клей мездровый(порошковой, не дробленный)
• Агар

Соль бытовая или щелочь
Анаэробные Innoculent

• Microbe-Lift Septic Tank Treatment — Ace Hardware

Убедитесь, что вы микробы для анаэробной очистки, Есть целый ряд микробов, включая Рид-X, которые не анаэробные. Я не проверял их и понятия не имею, какие результаты их микробы могут вызывать

• Сточные воды
• Рыба речная
• Подготовленные культуры, такие как E. Coli

Сердце элемента это две камеры MFC, разделенные солевым мостом или мембраной. Агар наиболее часто используется, но не всегда легко доступен. Однако, так как Агар является желатин я думал, обычный желатин может заменить его. Это мой нелюбимый компонент в этой конструкции, хотя я, как и его новизна. Мне бы очень хотелось иметь что-то на концах для обеспечения механической стабильности.

Для создания солевого мостика мы будем использовать Нокс (чистый желатин) вместо агар чаще. У меня есть некоторые сомнения по поводу устойчивости этой конструкции. Мой следующий раунд будет посвящен использованию мездровый клей (сухого, не дробленого) в качестве связующего. Это не существенно изменить мост процесса. Начало немного воды до кипения, вам не нужно и на самом деле не будет использовать больше чем на пару столовых ложек.

Возьмите одну из муфты секций. Место полиэтиленовой пленкой твердо более одного конца и закрепите резинкой для формирования уплотнения. Место ответвитель открытым концом в чашу. Возьмите один пакет Нокс желатина и залить ее в муфту. Заполните остальную часть объема солью. Вылейте эту смесь в сухую чашку измерения и вылить обратно в муфту. Вы заметите, что урегулирование левой немного больше места.

Топ с солью, влить обратно в мерный стакан и добавить дополнительные ст. Смешайте сухие ингредиенты тщательно и вылить обратно в вертикальном стяжкой. Когда вода при сильном кипятить налить немного в мерный стаканчик и использовать это, чтобы аккуратно заполнить солевой мост.

Аккуратно налить так что вы не сбрасывают трубку, но быть щедрым. Смесь осядет и позволят вам «довершение» воды, это будет раскрывать пузырьки воздуха промыть и помогать судье, когда мост будет заполнен. Аккуратно поднять его и рассматривая дно также может помочь убедиться, что весь столбец является насыщенным. Дайте постоять несколько минут и слить любой чуть-чуть стоячей воды в верхней части. Затем поместите миску в холодильник на 3-4 часа. Это солевой мост, его следует оставить в холодильнике до окончательной сборки.

К ажется, крупнейшей проблемой, стоящей перед микробиологом-любителем или исследователь энергии это конструирование углеродного электрода.

Итак, для начала вам нужно будет использовать один провод и одну углеродную щетку, чтобы сделать углеродных электродов.

Для начала сухой губкой вырезать полосу 3 / 4 «в ширину и около дюйма длиной. Эта часть должна соответствовать плавно переходит в шею открытие завинчивающейся крышкой. Теперь возьмем его обратно и использование вертеле, гвоздь или другой соответствующий предмет, удар отверстие достаточно большим для проволоки, чтобы пройти.

Использование наименьшей сверло у вас есть равным или большим, чем размер проволоки просверлить маленькое отверстие в центре винтовой крышкой. Тянем электрод через губку и слайд-губку в горловину с завинчивающейся крышкой. Тянем провод через крышку, она должна пройти более или менее свободно. Винт сверху вниз легко и добавить воды губкой. Она будет расширяться и заполнять горловину и обеспечивают легкий перекрываться у основания.

Это анод сборки. Он используется для анаэробных (микроб клетки). Небольшой зазор позволит газам от разложения выходить, в то время как губка будет препятствовать прохождению воздуха в камере. Для добавления питательных веществ в анодной камере, просто отвинтить верхнюю и осторожно вылейте питательной среде, через губку.

Для катода мы используем другой подход. Катод вставляется в губки (фактически размещенных между двумя частями губка), где воздух свободно циркулировал.

Для того, чтобы удалить катодного узла катушки проволоки от остальных кисти. Потому что кисть привести будут полностью открыты я не добавлял вторичного свинца или разъем, хотя это, безусловно, не навредить.

Из оставшейся части губки вырезать полосу 1″ в ширину и 4″ дюйма длиной, затем разрезать ее на две полосы. Пожалуйста, оставшиеся угольные щетки между двумя полосами, так что только верхняя подвергается. Вставьте в одну из 1» разъемов. Влажные губки и о на будет расширяться держать электрод на место.

Как только соль мост охлаждается и затвердевшим его время, чтобы собрать устройство. Для упрощения демонтаж и обслуживание я рекомендую покрытие ПВХ с графитовым порошком при сборке.

Возьмите два оставшихся муфты и вставьте заглушки полностью в них. Вставьте их в базу тройники обеспечить ног стоя.

Вставьте соль моста в центр мишени. При правильно установлен тройники встретятся и разъем соль мост не будет видно.

Ваш топливных элементов в настоящее время завершен и готов к совершенно бесплатному использованию.

Dayyum, что септический материал бак воняет . Ты будешь хотеть сделать это на улице или в хорошо проветриваемом помещении.

Возьмите на камеру для анода (микроб) камеры и один катодную камеру.

Заполните мерный стаканчик с около 2 унций теплой воды и добавить соль к нему пока больше будет растворять (насыщенный раствор). Перемешивание и встряхивание поможет. Дать воде полностью остыть. Удалить губкой ломтики из катодного узла и убедитесь, что они тщательно пропитаны солевым раствором. Вылейте остальное в катодную камеру, пока только соль и шлам остается. Место углеродного электрода на вершине одного губки, крышка осторожно шлама, а затем использовать оставшийся ломтик завершить бутерброд. Место это мягко обратно в разъем и вставьте в катодной трубки. Трубка будет переполнение в качестве катода вставлен, Это нормально, мы хотим углеродного электрода вступать в контакт с воздухом, так вылейте немного воды, а также.

Заполните анода 1/2-3/4 камере полно септических лечения бак. Я также добавил пару чайных ложек сахара и некоторых измельченной бумаги, чтобы обеспечить углерода и азота. Заполнить камеру остаток пути с чистой дехлорированной водой. Inser анода сборка полностью на аноде трубки.

Я начал измерять напряжение на разомкнутой цепи. Через 15 минут напряжение было 82 мА. Как только выходное напряжение стабилизируется можно его измерять под нагрузкой.

Источник