In dit en komend bericht wil ik mijn onderzoek aan oplaadbare aarde/urine batterijen publiceren. Afgelopen 2 jaar deed ik metingen aan cellen met allerlei organische inhoud zoals o.a. koeienmest, gft afval, koffiedrab en urine.
Een doorbraak bereikte ik najaar 2022 met de P-soil batterij. Deze gaf een enorme vermogens toename door toevoeging van mijn plas aan de potaarde
De invloed van soorten urine, soorten aarde en soorten elektroden op het vermogen van de batterijen is niet getest. Ook ga ik hier niet in op de electro- en biochemische processen die in een P-soil batterij plaatsvinden. Wel heb ik met een datalogger het stroomverbruik en spanningsverloop over een langere tijd gemeten. Deze 6 kanaal datalogger met meetkaarten voor zeer lage vermogens en Arduino sketch komen in een volgende bericht aan de orde. De metingen worden hier wel gebruikt.
Opbouw batterij
De opbouw is simpel en goedkoop. Ik gebruik een batterij met 5 cellen. Een bakje met 5 vakjes van de Wibra voldoet. Daarin komen 5 koperplaatjes en 5 zinken plaatjes als plus- en min elektrode. Het oppervlak van een plaatje is 10 vierkante centimeter voor beide zijden, ofwel 5 bij 10cm. Mijn batterijen zijn gemaakt met bio-potgrond. Bosgrond en tuinaarde kan ook gebruikt worden. Bij het toevoegen van plas moet deze goed worden verdeeld over de cellen. Bakje, elektroden en vulling zie foto’s.
Meer spanning
De eerste meetopstelling was met batterijcellen in glazen potten. Elke cel levert een spanning tussen de 0.5V en de 0.9V. Dat is te weinig spanning om een low power circuit als sensor en microcontroller op te laten draaien. Zelfs een gewoon ledje brandt daar niet op. 4 of 5 cellen in serie geven een bruikbare spanning.
Momenteel loopt in mijn lab een pendel en een motortje al 14 maanden continu op P-soil batterijen. Elke batterijcel laadt ik op met 1/2 theekopje plas per 1.5 maand
Stroom spanning vermogen
Met de datalogger belast ik de cel of batterij met een start weerstand die op een stroom van 50 microAmpere (uA) is afgesteld. Dat is de beoogde continustroom.
Als plas aan de potaarde wordt toegevoegd zie je eerst een afname van stroom en spanning maar na enkele dagen gaat het vermogen (spanning zowel stroom) al vlug oplopen. De kortsluitstroom, als indicatie van het piekvermogen, loopt ook geleidelijk op. Zo geeft een puur aardebatterij van 5 cellen een spanning van 3Volt met een piekstroom van 400uA. Na toevoeging van de urine gaat de spanning naar 4.2Volt en de piekstroom naar 6mA. De vermogens toename gaat van 1.2mW naar 25mW; dat is een factor 20 meer.
Worden batterij en elektroden groter dan neemt het vermogen naar verhouding toe. Een 5 cel P-soil batterij met elektroden van 50 x 50cm heeft zodanig 50 keer meer piekvermogen, in ons geval 1.25W
Gedrag en Gebruik
De P-soil batterij is prima geschikt voor intermitterend gebruik. Bij piekbelasting zakt de spanning een beetje in maar herstelt daarna weer snel. Ook de gft batterij presteert goed. Nadeel hierbij is het verzamelen en hakken van groente en fruit. Ook het vergaan tot smurrie in de batterij tast de houdbaarheid aan. Koeienmest is moeilijk bruikbaar, het borrelt soms de batterijcel uit .
Ik heb goede ervaring met een kleine passieve IR sensor (SR602) die een ledje aan/uit schakelt. Ook een zeer zuinig timer module (TPL5111) doet het goed. Als je een klap geeft kwettert een elektrisch vogeltje heel luid uit een piëzo luidsprekertje. De ruststroom is bij alle drie onder de 10uA.
Het gebruik van een zuinige ESP32 met wifi/bluetooth gevoed door de P-soil batterij moet nog uitgeprobeerd worden. Daar doe ik melding van in een volgend bericht.
Be First to Comment