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Pile microbienne

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{{Projet
|status=Experimental
|image=Schéma général pile.JPG|description=Une pile qui fonctionne avec des microbessource d'électricité renouvelable basée sur la vie microbienne du sol.|license=CC-by-sa-3.0|Creative Commons Attribution CC-by-sa-3.0 France|contributeurs= les participants de l'atelier 2DaysUp, Julbel, Michka|ingrédients=Vase, Percolat, Canettes Alu, Canettes Acier, Carton, Tissus, Mousse de matelas, Mat, Bouteilles PET, Pomme, Bidon 5L, Seau peinture, sac en plastique, pinces croco, fil conducteur, étain, }}
== Introduction ==
===Contexte===
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WORKSHOP réalisé dans le cadre de 2DaysUp organisé par le CNAM''
http://www.cnam-paysdelaloire.fr/-78104.kjsp
 
===Retour en Image===
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===Atelier===
La [https://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_à_bactéries 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|ici]].
Des résultats de recherche sur les modèles "faisables n'importe où par n'importe qui" sont présentés [http://lib.fo.am/michka/research/microbial_fuel_cells ici (en anglais)].
Pour des informations sur des modèles plus performants, et plus technologiquement complexes, l'exemple d'[https://en.wikipedia.org/wiki/EcoBot Ecobot] sera un bon point de départ. == =Participants=== Ont contribué à cet atelier (et à la recherche citoyenne sur les piles microbiennes à base de déchets):*Sébastien Adam*Maxime Macro*Hubert Jeannin*Jean-Pierre Jandot*Olivier Absalon*Nicolas Thibault*Hélène Pillet*Stéphane Baringou*Ingrid Silpa*Bertrand Prevost*Dominique Ménard*Soizic Yoncourt*Théo Brigardis*Charlotte Knips*Alice Albessart*Frédéric Crance Cet atelier a été co-animé par:*Julien Bellanger*Michka Mélo == Prototype #1: Pile microbienne Membrane en pomme ==[[Fichier:Apple battery.JPG|200px300px|thumb|right|photo de la pile microbienne membrane pomme]]
Ce modèle a été conçu et construit par Nicolas Thibault et Théo Brigardis durant l'atelier "Fablab: Session Biohacking" de l'événement [http://www.cnam-paysdelaloire.fr/-78104.kjsp2DaysUpkjsp 2DaysUp].
===Description===
Cette pile se compose :
*d'une partie anaérobie :**contenant en anaérobie verre**anode : Bande de canette de coca grattée, en spirale.**milieu de culture :vase
- *d'une membrane :**Une pomme  *d'une partie aérobie :**contenant en verreplastique **cathode : Bande de canette de coca grattée, en spirale.**milieu : eau + bicarbonate de sodium ===Mesures===
- anode Immédiatement après montage: Bande *Tension : 250 millivolt au départ puis 488 millivolt au bout d'une heure.*Courant: 40 microampères (mesuré avec une résistance de canette de coca grattée 20 Ohm).*Puissance maximale mesurée : 20 microwatt
== Prototype #2: Intuition Pile métallo- milieu microbienne==[[Fichier:Pile canette.JPG|300px|thumb|right|photo de culture : vase la pile métallo-microbienne]]
*dCe modèle a été conçu et construit par Ingrid Silpa et Frédéric Crance durant l'une membrane atelier "Fablab:Session Biohacking" de l'événement [http://www.cnam-paysdelaloire.fr/-78104.kjsp 2DaysUp].
- Une pomme ===Description===
*d'une partie en aérobie Cette pile se compose :
- *d'une partie anaérobie :**contenant en plastique acier, canette de coca**anode : pince croco **milieu de culture : vase
- cathode *d'une membrane : Bande **Mousse de canette de coca grattéematelas
- *d'une partie aérobie :**contenant en aluminium canette**cathode : pince croco**milieu : eau + bicarbonate de sodium
===Mesures===
Immédiatement après montage:*Tension : 250 millivolt qu départ puis 400 millivolt au bout dcroissante, de 292 à 450 millivolts à la fin de l'une heureatelier*Courant : 20 microampères. *Puissance maximale mesurée : 9 microwatt. 
Puissance == Prototype #3:10 microwattPile Bouteille plastique==[[Fichier:Pile Bouteille plastique.JPG|300px|thumb|right|texte descriptif]]
==Intuition Pile métallo-microbienne==Ce modèle a été conçu et construit par Thibault, Julien Bellanger et plusieurs autres participants de l'atelier "Fablab: Session Biohacking" de l'événement [[Fichierhttp:Pile canette//www.JPG|200px|thumb|right|photo de la pile métallocnam-paysdelaloire.fr/-microbienne]78104.kjsp 2DaysUp].
===Description===
Cette pile se compose :
*d'une partie anaérobie :**contenant en anaérobie plastique**anode : Bande de canette d'acier grattée **milieu de culture :vase et liquide de composte
- contenant en acier, canette *d'une membrane :**un mat de cocatissus
- anode *d'une partie aérobie : pince croco **contenant en plastique **cathode : Bande de canette d'acier grattée**milieu : eau + sel
- milieu de culture : vase ===Mesures===
Immédiatement après montage:*dTension : 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'une a pas permis de mesurer ni le courant ni la puissance. == Prototype #4: Pile Microbienne en bassine sans membrane ==[[Fichier:PileMicrob.jpg|400px|thumb|right|texte descriptif]] 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 [http://www.cnam-paysdelaloire.fr/-78104.kjsp 2DaysUp]. ===Description===
- Mousse de matelas Cette pile se compose:
*d'une partie anaérobie:**bassine en aérobie :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
- contenant en aluminium canette*cette pile n'a pas de membrane
- *d'une partie aérobie:**eau du robinet**une cathode : pince crocofaite de 2 canettes pliées en accordéon, soudées les unes aux autres
- milieu 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 + bicarbonate et on y plonge la cathode (2canettes)*Pas besoin de sodiummembrane, ça fonctionne !
===Mesures===
Immédiatement après montage:*Tension : 450 millivolts0,2 V*Intensité : 0,9 mA*Puissance: 180 microW == Prototype #5: Pile en trempage à membrane plastique ==
Puissance [[Fichier: ? microwattpile_à_trempage.JPG|300px|thumb|right|photo de la pile microbienne membrane pomme]]
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 [http://www.cnam-paysdelaloire.fr/-78104.kjsp 2DaysUp].
==Pile Bouteille plastique==
[[Fichier:Pile Bouteille plastique.JPG|200px|thumb|right|texte descriptif]]
===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 & Hypothèses issus des 5 prototypes== ===Matériaux=== *Electrodes**Canettes: certaines sont en alu, d'autres en acier, et certaines ont un revêtement isolant en plastique. '''Toujours tester la conductivité des électrodes''', et éventuellement le caractère magnétique du matériau (l'acier est magnétique, pas l'alu).**Graphite sur ABS: quelques centimètres d'ABS passés intensément au crayon gris a une résistance de 4 mégaOhm. *Membrane**Etant donnée la taille de l'électrode du prototype n°1 et ses performances, la pomme a l'air de constituer une membrane fonctionnelle.**Etant donné, la taille de l'électrode du prototype n°5, c'est peut-être la membrane en sac en plastique qui limite le courant, en ne laissant passer que partiellement les ions H+.** Etant donnée la performance du prototype n°4, on peut se demander si des modèles sans membrane ne sont pas plus performants que ceux avec.
*dElectrolyte** L'une partie en anaérobie :ajout de bicarbonate dans l'eau a fait chuter la tension aux bornes du prototype n°5 de 75%. Il est probable que cette base tamponne les ions H+ nécessaire à la recombinaison à la cathode, et ralentisse ainsi le processus.
- contenant *Contenant** Le contact entre les deux contenants en plastiquemétal du prototype n°2, l'un en acier, l'autre en aluminium, risque de produire un effet électrolytique contribuant à la puissance de la pile, jusqu'à oxydation...
- anode : Bande de canette d'acier grattée ===Gémométrie===
- milieu *Surface des électrodes:** Le prototype n°4 ayant la plus haute valeur de culture : vase courant et les plus grandes électrodes (et liquide de composteloin), il semblerait que la taille de l'électrode soit déterminante dans la valeur du courant.** 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.
*d'une membrane :==Tests Scientifiques==
- Un mat Des tests ont été effectués pour mieux comprendre le fonctionnement de tissusla pile.
*d'une partie en aérobie :===Isolation des deux pôles de la pile===
- contenant en plastique Ce test permet de vérifier que l'interaction ionique entre les pôles est essentielle au fonctionnement de la pile.
- cathode * Méthode: Bande ** Placer un peu de canette dvase dans un contenant.** Placer de l'acier grattéeeau dans un autre contenant indépendant.** Mesurer la différence de potentiel entre les deux contenants.
- milieu * Résultat: eau + sel pas de différence de potentiel.
===Mesures===* Conclusion: la connexion ionique entre les deux pôle de la pile est nécessaire à son fonctionnement.
Tension : 250 millivolts== Recherche Future ==
Puissance : ? microwatt===Tests Scientifiques===
Pour comprendre le fonctionnement de la pile.
== Pile Microbienne en bassine sans membrane ==[[Fichier*Passer la vase au micro-onde ou au chlore:PileMicrobce 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.jpg|400px|thumb|right|texte descriptif]]
Matériel : 1 bassine*Suivre le pH dans les deux compartiments, 5 canetteset corréler les mesures à la puissance de la pile, 2 fils avec pince croco, vase car l'acidité pourrait nuire au bon fonctionnement de Loire, eau du robinetla pile.
Anode : 3 canettes découpées et pilées en accordéon. Les souder entre elles et y souder un fil électrique.Cathode : 2 canettes découpées et pliées en accordéons. Les souder entre elles et les relier à un fil électrique.===Nouveaux prototypes===
Montage*Nouveaux matériaux: utiliser une bassine horizontale en ** de membrane:*** acétate, ou cellophane, film plastique comme contenant unique, perméable à la remplir pour moitié de vase de Loire dans laquelle on insère l'anode (3canettes). On recouvre vapeur d'eau et imperméable à l'oxygène, que l'on y plonge la cathode (2canettes). Pas besoin trouve sur les barquettes de membraneviande** d'électrodes:*** graphite, ça fonctionne !en coloriant abondamment au crayon de bois une surface comme du bois*** feuille de papier carbone*** mat de carbone
Tension : 0,2 VIntensité : 0,9 mA*Identifier les espèces et conditions de culture pour une puissance optimale.
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