CohesivX Bio-HydroCell 1.0 – Fișă Tehnică

1. Definiție scurtă

CohesivX Bio‑HydroCell 1.0 este un modul bio-hidrovoltaic stratificat care combină plante vii, apă mineralizată, rădăcini, microbi, evaporare, gradient ionic, electrozi de carbon și acumulare electrică într-un buffer.

Scopul nu este să funcționeze ca o baterie chimică obișnuită, ci ca un organ energetic artificial care captează lent diferențe naturale de potențial și le transformă în energie electrică utilizabilă.

bio-hidrovoltaic apă + gradient ionic microbi + rădăcini carbon/grafit inert supercondensator

2. Principiu de funcționare

lumină ↓ plante / fotosinteză ↓ rădăcini + microbi ↓ eliberare electroni / gradient ionic ↓ apă mineralizată + evaporare + capilaritate ↓ electrozi carbon / grafit ↓ supercondensator / baterie tampon ↓ ieșire DC pentru LED-uri / senzori / sisteme mici

Sistemul combină cinci fenomene într-o arhitectură coezivă:

1Fotosinteză

Plantele captează lumină și susțin zona vie a sistemului.

2Activitate microbiană

Microbii din zona rădăcinilor creează potențial bioelectrochimic.

3Transport ionic

Apa mineralizată transportă sarcini și menține continuitatea internă.

4Evaporare și capilaritate

Fluxul de apă creează mișcare și gradient, ca într-un copac.

5Colectare electrică

Carbonul/grafitul colectează fără să fie consumat ca zincul.

6Acumulare

Energia lentă este stocată și livrată stabil prin buffer.

3. Dimensiuni prototip 1.0

Parametru	Valoare recomandată	Observație
Înălțime	800 mm	variantă laborator
Lățime	600 mm	spațiu pentru suprafață activă internă
Adâncime	400 mm	permite straturi și rezervor
Volum aproximativ	0,192 m³	modul de tip dulap compact
Amprentă la sol	0,24 m²	60 × 40 cm

Variantă compactă posibilă: 610 × 320 × 210 mm. Variantă cercetare/laborator recomandată: 800 × 600 × 400 mm.

4. Structură internă

1 Zona de captare solară

Plante vii, frunze, lumină naturală sau LED grow light opțional.

Rol: captează lumina, produce materie organică și susține zona rădăcinilor.

2 Zona de evaporare

Cameră umedă aerată, microclimat controlat, vapori și circulație naturală.

Rol: creează flux de apă și imită transpirația copacului.

3 Canale capilare

Fitile textile, bumbac, celuloză sau fibră minerală.

Rol: ridică apa mineralizată și menține umiditatea straturilor.

4 Electrozi carbon/grafit

Carbon felt, grafit, carbon poros, plăci conductive inerte.

Rol: colectează electroni fără consum agresiv de material.

5 Zona rădăcină-microbi

Substrat viu, rădăcini dense, microorganisme, materie organică.

Rol: microbii creează diferențe bioelectrochimice colectabile.

6 Membrane / separatori

Textil poros, ceramică poroasă, celuloză tratată sau membrană ionică experimentală.

Rol: permite migrarea ionilor și menține gradientul.

7 Rezervor apă mineralizată

Apă, minerale, săruri controlate, pH monitorizat, pietriș/substrat inert.

Rol: rezervă de ioni și stabilizare hidrică.

8 Buffer electric

Supercondensator, baterie LiFePO₄ mică, controler DC-DC, măsurare V/A/Wh.

Rol: acumulează energia lentă și livrează curent utilizabil.

5. Ieșire electrică și ținte de performanță

Prototip inițial

Tensiune brută: 0,3 – 3 V
Curent brut: µA – mA
Energie țintă: 1 – 10 Wh/zi

Prototip optimizat

Tensiune internă: 6 – 18 V brut
Ieșire: 5 V / 12 V DC
Energie țintă: 30 – 100 Wh/zi

Scenariu avansat

Suprafață activă: 10 – 30 m²
Densitate țintă: 0,5 – 3 W/m²
Energie: 120 – 720 Wh/zi

Nivel	Energie/modul/zi	Interpretare
L0	1–5 Wh/zi	demonstrator funcțional
L1	10 Wh/zi	confirmare utilă
L2	30 Wh/zi	aplicații reale mici
L3	100 Wh/zi	auxiliar energetic serios
L4	300 Wh/zi	iluminat economic casă mică
L5	700+ Wh/zi	breakthrough experimental

Ținta Bio‑HydroCell 1.0: 50 Wh/zi Ținta Bio‑HydroCell 2.0: 150 – 300 Wh/zi

6. Aplicații posibile

iluminat LED de joasă putere senzori de mediu microcontrolere monitorizare sol / apă / seră sisteme off-grid mici educație științifică perete verde energetic sere autonome backup lent pentru baterii

Aplicație țintă finală: iluminat eficient pentru casă de 50 m² cu baterie tampon și module multiple

7. Materiale recomandate

Componentă	Material recomandat
Carcasă	policarbonat / sticlă / acril
Electrozi	carbon felt / grafit / carbon poros
Separator	ceramică poroasă / textil / celuloză
Fitile	bumbac / fibră minerală / celuloză
Rezervor	plastic alimentar / sticlă
Substrat	sol viu / biochar / fibră cocos
Plante	plante cu rădăcini dense
Stocare	supercondensator / LiFePO₄
Control	DC-DC boost, MPPT mic, senzori

Plante recomandate pentru test

iarbă de grâu busuioc mentă pothos trifoi microgreens plante acvatice/semiumede

Criterii bune: rădăcini dense, creștere rapidă, toleranță la umiditate, activitate microbiană bogată și rezistență la variații de pH.

8. Senzori necesari

Electric

voltmetru
ampermetru
contor Wh
INA219 / INA226

Mediu

temperatură
umiditate
lumină / lux
nivel apă

Biochimic

pH
conductivitate apă / EC
umiditate substrat
dashboard ESP32

Modul recomandat: INA219 / INA226 pentru V și A, ESP32 pentru logare date, card SD sau dashboard local.

9. Metodă de testare

Tensiune la gol

Măsurare V fără sarcină: dimineață, prânz, seară și noapte.

Curent sub sarcină

Rezistențe test: 10kΩ, 1kΩ, 470Ω, 100Ω. Se calculează puterea: P = V × I.

Încărcare condensator

Supercondensator 2,7 V / 10 F. Măsurare timp de încărcare și Wh acumulat pe zi.

Diferență zi/noapte

Comparare producție cu lumină și fără lumină.

Evaporare

Măsurare cu ventilație slabă, fără ventilație și cu umiditate diferită.

Salinitate/pH

Apă slab mineralizată, mediu mineralizată și gradient salin controlat.

10. Schema electrică simplificată

Electrozi interni ↓ redresare / protecție ↓ supercondensator ↓ DC-DC boost ↓ baterie tampon ↓ ieșire 5 V / 12 V DC ↓ LED / senzori / sarcină mică

Reguli de proiectare coezivă

suprafață mare distanță mică între electrozi gradient menținut apă circulantă evaporare controlată microbi activi carbon inert acumulare obligatorie măsurare continuă

nu forțăm curent mare direct; captăm lent, acumulăm, livrăm stabil.

11. Limitări

Limitări tehnice

puterea directă este mică la început;
necesită timp de maturare biologică;
pH-ul și salinitatea trebuie controlate;
electrozii se pot polariza;
membranele se pot colmata;
sistemul are nevoie de întreținere.

Ce nu este

nu este baterie miraculoasă;
nu este sursă de energie fără gradient;
nu este produs final certificat.

Ce este

platformă experimentală bio-hidrovoltaică;
modul de cercetare energetică;
organ artificial de captare lentă.

12. Cost estimativ prototip

Componentă	Cost estimativ
Carcasă / rezervor	300–1.500 DKK
Carbon felt / grafit	500–2.500 DKK
Membrane / textile	200–1.000 DKK
Substrat / plante	100–500 DKK
Fitile / canale	100–400 DKK
Supercondensator	150–800 DKK
DC-DC / electronică	200–1.000 DKK
Senzori	300–1.500 DKK
Total prototip mic	1.850–9.200 DKK

Variantă simplă de masă

500 – 1.500 DKK

Variantă serioasă de laborator

4.000 – 10.000 DKK

13. Versiuni propuse

Bio‑HydroCell 0.1

borcan / mini-ghiveci;
2 electrozi carbon;
1 plantă;
măsurare V/A;
scop: dovada principiului.

Bio‑HydroCell 1.0

modul stratificat 60 × 40 × 80 cm;
supercondensator;
senzori;
țintă: 10–50 Wh/zi.

Bio‑HydroCell 2.0

suprafață internă 10–30 m²;
recirculare apă;
control pH/EC;
țintă: 100–300 Wh/zi.

Bio‑HydroCell Home

3–10 module;
baterie tampon 12/24 V;
iluminat LED;
aplicație casă 50 m².

14. Status tehnologic și obiectiv imediat

Parametru	Status
Tip	concept bio-hidrovoltaic modular
Stadiu	teoretic / vizual / pre-prototip
Nivel maturitate	TRL 1–2
Următor pas	prototip 0.1 măsurabil
Indicator principal	Wh/zi

Întrebarea experimentală principală

Câți Wh/zi poate produce o celulă vie cu plante, microbi, apă mineralizată și electrozi de carbon?

Țintă minimă

1 Wh/zi

Țintă bună

5–10 Wh/zi

Țintă excelentă 0.1

30 Wh/zi

15. Fraza de prezentare

CohesivX Bio‑HydroCell 1.0 transformă procese naturale lente — lumină, apă, rădăcini, microbi și gradient ionic — într-un curent electric acumulat și stabilizat pentru aplicații de joasă putere.

Concluzie

CohesivX Bio‑HydroCell 1.0 nu este doar o baterie. Este un sistem coeziv care încearcă să copieze logica unui copac:

captare lentă organizare în apă viață microbiană gradient ionic acumulare lumină utilă

Dacă prototipul confirmă producție măsurabilă în Wh/zi, conceptul poate fi scalat modular pentru iluminat, senzori și sisteme mici off-grid.