生物光伏电池板 从土壤里的细菌中产生能量

 

今日热门
 

所有图片由阿波斯托洛斯提供      


生物光伏电池板包含一个电池,这块电池从土壤内部的细菌中收集能量并释放电子。安装在加泰罗尼亚高级建筑学院的瓦尔达若校园的这款系统具有可以显示其状态,并且能够自给自足的传感器。细菌是通过植物光合作用的副产品中获取营养,通过把阳极和阴极(电池)导入到土壤中,自由电子可以被提取并放入电路中。   生活在土壤中的细菌摄取这些植物营养素并进行新陈代谢,释放氢质子和电子—微生物燃料电池,阳极和阴极的引入意味着会发生氧化还原过程,将土壤中的自由电子从阳极转移到阴极。通过把带有电容器或降压转换器的电路连接到燃料电池,可以使电流用于为设备或者为任何其他电子装置提供电源。  

bio photovoltaic panel produces energy-02

它是如何工作的?   BPV的每个参与部分都有特定的参数,这些参数也可以被改变,以控制输出的过程和效率—生长的植物类型,无论是食用型还是装饰型,能够使微生物生长的土壤特性,可以使电子转移的土壤类型,电池材料和组合物都可以决定电子被收集和传送的效率。  

bio photovoltaic panel produces energy-03
实验  

基于所述的实验结果,发现如下关系:  
1. 在100%渗透的土壤中会产生最好的结果,因为介质中的水在土壤中会促进电解。
2. 阳极和阴极被放置得越接近,电子转移更有效率。
3. 土壤体积和阴极的面积之间的关系:并不随体积的增长而增长。
4. 三角形容器更有效。
5. 阴极线圈使细菌的聚集表面最大化,因此它是最有效的电子收集体。
6. 所有类型的土壤都产生类似的结果,因此也有类似的细菌总数。  

bio photovoltaic panel produces energy-04
设计策略,泰森多边形分割法  

在所有实验中都会测定电压和电流,即使电压总是存在,也没有观察到任何电流安培(安培:计算电流强度的标准单位)。容器采取串联连接,以增加电压,仍然没有电流。为得到的电流,电池必须连接到一个电容器或降压转换器上。  

bio photovoltaic panel produces energy-05
材料和装置  

最大电压必须被保存,而同时,又要留足够的空间使植物的根能够生长。为了实现这两个目的,应用了泰森多边形分割法,这可以使燃料电池既包含电池,又能保持三角比例,同时给予植物更多的空间来伸展其根。  

bio photovoltaic panel produces energy-06
系统如何工作  

灌溉系统采用了泰森多边形分割模式,使得它能够只需要一次水分解就能接触到更多的植物电解电池。建立水基以确保所有的这些土壤都能保持在100%渗透度,通过管道把植物电解电池和水电解电池连接起来,并且还使水床始终保持在恒定的高度。  

bio photovoltaic panel produces energy-07
最终产品  

测试了以前模型中的不同的元件和网络系统,最终模型采用了自动化系统来控制灌溉,并配置了数据记录器,来记录影响植物生长的各个变量。定制设计也得到了开发,用户可以创建他/她自己的面板设计,并发送到实验室进行组装。制作过程包括在聚苯乙烯环境中铣削面板,应用橡胶和环氧树脂进行涂层,使它变硬,并且防水。然后,布线和并组装电子元件,放置土壤和苔藓。最后,收尾部分是激光切割并粘贴暴露的表面。  

bio photovoltaic panel produces energy-08
可以产生多少能量  

原型在三种不同级别的叶子中采用了泰森多边形分割模式—每一个的大小都不同,第一个是大的,叶子显示出刚性,第二个把不同的电池集群进行细分,最小的是第三个,包含了电池单元。阿德伟诺电子板由电池供电,并控制用于收集数据和灌溉水泵的传感器。每个面板是2m长,1m宽,厚10cm,由聚苯乙烯制成,外层涂有环氧树脂。采用木制成品以使整体相互协调,并使其有刚性。  

bio photovoltaic panel produces energy-09
铣削加工  

制造过程的第一个步骤就是设计面板和三维模型,模型被发送到铣床,机器可以把它变成2m长,1m宽,厚10cm的聚苯乙烯面板,这个过程需要9个小时。当聚苯乙烯被铣削之后,它可以运动着用乳胶覆盖表面,首先覆盖孔的部分,以减少环氧树脂的消耗。  

bio photovoltaic panel produces energy-10
灌溉系统的细节  

环氧树脂覆盖完成以后,电路被连接到每一个小的泰森多边形单元,这些单元里,采用镀锌钢丝线圈为阳极,铜线线圈为阴极。这些单元与周围的单元结合在一个系列里。灌溉系统应用完成后,导线和管道被密封在有一层纤维和两层环氧树脂涂层的底部—为底部增加刚性,同时在适当的位置固定电线和电缆。一旦一切都密封,能够防水之后,放置渗透的土壤,使与阳极和阴极接触。一旦土壤放好之后,便在每一个不同的独立单元里种植苔藓。

bio photovoltaic panel produces energy-11
电子设备的细节  


项目信息:  

小组成员:阿波斯托马里奥姆扎可普鲁斯,巴勃罗马塞特,阿什维尼玛尼,阿啃柯沙卡戈瓦尔




微信公众号二维码

设计邦微信公众号
文章用设计邦客二维码

扫码加入设计邦客
设计邦客是以设计行业媒体、教授、学生、设计师、材料商、渠道商为主体,倾力打造中国最大的设计师实名通讯录。
 
设计邦  - editor
2014-04-09
版权声明:除特殊注明外,本站文章均为原创,转载需注明来源于设计邦
浏览次数:3533
 

0条 [查看全部]  相关评论

  首页 | 关于我们 | 联系方式 | 版权隐私 | 广告服务 | 上传要求 | 网站留言 | 友情链接 | 手机版