Pile microbienne
Une pile qui fonctionne avec des microbes.
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Experimental
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CC-by-sa-3.0
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Matériaux
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Introduction
La pile microbienne est une source d'énergie renouvelable basée sur la vie microbienne du sol. Certains organismes anaérobies (vivant dans un milieu pauvre en oxygène) émettent des électrons que l'on peut capter pour alimenter des circuits électroniques. C'est une source d'énergie de très basse puissance (au mieux de l'ordre du mW pour une pile d'un litre) qui convient pour des applications intermittentes comme de l'éclairage, de la mesure ou du transfert de données.
La présentation résumant le fonctionnement de la pile et les paramètres gouvernant son fonctionnement est téléchargeable ici Fichier:PrésentationPileMicrobienne.zip.
Des résultats de recherche sur les modèles "faisables n'importe où par n'importe qui" sont présentés ici (en anglais).
Pile microbienne Membrane en pomme
Ce modèle a été conçu et construit par Nicolas Thibault et Théo Brigardis durant l'atelier "Fablab: Session Biohacking" de l'événement 2DaysUp.
Description
Cette pile se compose :
- d'une partie anaérobie :
- contenant en verre
- anode : Bande de canette de coca grattée
- milieu de culture : vase
- d'une membrane :
- Une pomme
- d'une partie aérobie :
- contenant en plastique
- cathode : Bande de canette de coca grattée
- milieu : eau + bicarbonate de sodium
Mesures
Immédiatement après montage:
- Tension : 250 millivolt au départ puis 488 millivolt au bout d'une heure.
- Courant: 40 microampères.
- Puissance maximale mesurée : 20 microwatt
Intuition Pile métallo-microbienne
Ce modèle a été conçu et construit par Ingrid Silpa et Frédéric Crance durant l'atelier "Fablab: Session Biohacking" de l'événement 2DaysUp.
Description
Cette pile se compose :
- d'une partie anaérobie :
- contenant en acier, canette de coca
- anode : pince croco
- milieu de culture : vase
- d'une membrane :
- Mousse de matelas
- d'une partie aérobie :
- contenant en aluminium canette
- cathode : pince croco
- milieu : eau + bicarbonate de sodium
Mesures
Immédiatement après montage:
- Tension : croissante, de 292 à 450 millivolts à la fin de l'atelier
- Courant : 20 microampères.
- Puissance maximale mesurée : 9 microwatt.
Questions en suspens
Le contact entre les deux contenants en métal, l'un en acier, l'autre en aluminium, risque de produire un effet électrolytique contribuant à la puissance de la pile, jusqu'à oxydation...
Pile Bouteille plastique
Ce modèle a été conçu et construit par Thibault, Julien Bellanger et plusieurs autres participants de l'atelier "Fablab: Session Biohacking" de l'événement 2DaysUp.
Description
Cette pile se compose :
- d'une partie anaérobie :
- contenant en plastique
- anode : Bande de canette d'acier grattée
- milieu de culture : vase et liquide de composte
- d'une membrane :
- un mat de tissus
- d'une partie aérobie :
- contenant en plastique
- cathode : Bande de canette d'acier grattée
- milieu : eau + sel
Mesures
Immédiatement après montage:
- Tension : 250 millivolts.
- Pas de mesure de courant.
- Pas de mesure de puissance.
Problèmes rencontrés
Le compartiment aérobie fuit et se vide de son eau, ce qui n'a pas permis de mesurer ni le courant ni la puissance.
Pile Microbienne en bassine sans membrane
Ce modèle a été conçu et construit par Hélène Pillet, Soizic Yoncourt, Alice Albessart, Stéphane Baringou, et Sébastien Adam de l'atelier "Fablab: Session Biohacking" de l'événement 2DaysUp.
Description
Cette pile se compose:
- d'une partie anaérobie:
- bassine en plastique (type contenant pour peinture au rouleau)
- une anode faite de 3 canettes pliées en accordéon, soudées les unes aux autres
- de la vase de loire comme milieu de culture
- cette pile n'a pas de membrane
- d'une partie aérobie:
- eau du robinet
- une cathode faite de 2 canettes pliées en accordéon, soudées les unes aux autres
Le montage s'effectue ainsi:
- Utiliser une bassine horizontale en plastique comme contenant unique
- La remplir pour moitié de vase de Loire dans laquelle on insère l'anode (3canettes)
- On recouvre d'eau et on y plonge la cathode (2canettes)
- Pas besoin de membrane, ça fonctionne !
Mesures
Immédiatement après montage:
- Tension : 0,2 V
- Intensité : 0,9 mA
- Puissance: 180 microW
Pile en trempage à membrane plastique
Ce modèle a été conçu et construit par Charlotte Knips, Dominique Ménard, Hubert Jeannin et Bertrand Prévost de l'atelier "Fablab: Session Biohacking" de l'événement 2DaysUp.
Description
Cette pile se compose:
- d'une partie aérobie:
- un bac en plastique fait d'un bidon de 5L d'eau déminéralisée coupé dans le sens de la hauteur
- d'eau du robinet
- d'une cathode en acier de 10*7 cm, fabriquée à partir d'une canette poncée au papier de verre, puis à la Dremmel
- d'une partie anaérobie:
- d'un sac en plastique faisant office de membrane
- de vase de loire
- d'une anode identique à la cathode
Mesures
- Tension: 0.44 V
- Ampérage: 10 microA
- Puissance: 4.4 microW
Résultats & Conclusions issus des 5 prototypes
Autres Tests
- Electrode graphite sur ABS: Quelques centimètres d'ABS passés intensément au crayon gris a une résistance de 4 mégaOhm.
- Bicarbonate: L'ajout de bicarbonate dans l'eau à fait chuter la tension de 75%.
- Rapport de surface des électrodes: En termes de voltage, il semble y avoir un optimum à un rapport de surface cathode/anode de 50%. Au delà de ce rapport, l'augmentation du voltage est très lente.
Isolation des deux pôles de la pile
Ce test permet de vérifier que l'interaction ionique entre les pôles est essentielle au fonctionnement de la pile.
- Méthode:
- Placer un peu de vase dans un contenant.
- Placer de l'eau dans un autre contenant indépendant.
- Mesurer la différence de potentiel entre les deux contenants.
- Résultat: pas de différence de potentiel.
- Conclusion: la connexion ionique entre les deux pôle de la pile est nécessaire à son fonctionnement.
Recherche Future
Tests Scientifiques
Pour comprendre le fonctionnement de la pile.
- Passer la vase au micro-onde ou au chlore: ce test permettrait de vérifier que c'est bien les microbes qui produisent l'électricité, et pas un effet électrolytique entre les électrodes, ou entre les ions métalliques contenus dans le milieu.
- Suivre le pH dans les deux compartiments, et corréler les mesures à la puissance de la pile, car l'acidité pourrait nuire au bon fonctionnement de la pile.
Nouveaux prototypes
- Nouveaux matériaux:
- de membrane:
- acétate, ou cellophane, film plastique perméable à la vapeur d'eau et imperméable à l'oxygène, que l'on trouve sur les barquettes de viande
- d'électrodes:
- graphite, en coloriant abondamment au crayon de bois une surface comme du bois
- feuille de papier carbone
- mat de carbone
- de membrane:
