Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Химия и опыты » Источник тока из алюминия своими руками

    Источник тока из алюминия своими руками


    Приветствую, Самоделкины!
    Из года в год добыча нефти становится все более сложной и топливо, получаемое из нее, становится все более дорогим. В странах евросоюза так вообще грозятся перестать выпускать бензиновые двигатели, хотят заменить весь транспорт на электромобили. Но вот литиевые батареи до сих пор далеко не идеальные и к слову, идеальными становиться совсем не торопятся. В лучшем случае на одном заряде литиевой батареи получится преодолеть дистанцию максимум в 700 км, после чего придется заряжать аккумулятор примерно неделю, а если использовать для зарядки обыкновенную розетку, то это вообще займет просто уйму времени. И вы только представьте, что произойдет, если все начнут постоянно заряжать свои электромобили, какие будут огромные нагрузки на электросеть и как сильно будет просаживаться напряжение. В общем, будущее литиевых аккумуляторов пока видится довольно туманно и с каждым годом все больше и больше исследований посвящается поискам новых вариантов аккумуляторных батарей.

    Как известно, самым энергоемким металлом является алюминий. Уже в наше время на некоторых опытных образцах алюминиевых батарей можно проехать без подзарядки порядка 2000 км, причем перезарядка аккумуляторных батарей данного типа происходит всего за 15 минут, после чего можно ехать дальше еще около 2000 км.

    Перезарядка алюминиевых батарей отличается от зарядки аккумуляторов на основе лития. Но тем не менее в ней нет ничего сложного, просто нужно вставить новый алюминий, вылить электролит и налить новый электролит, все - по сути, то же самое, что и бензиновый автомобиль, только это уже электромобиль, и нет никаких нагрузок на электросети. К тому же не нужно плодить огромное количество розеток с проводами с огромным сечением, чтобы все эти электромобили зарядить.

    Но тут не все так гладко. Достать электричество из алюминия оказывается совсем не так просто, как хотелось бы. Сперва давайте разберемся в чем заключается принцип алюминий-воздушной батареи.

    Чтобы такая батарея начала работать понадобятся 2 электрода: один естественно из алюминия, а второй - из графита. Оба эти электрода находятся в растворе электролита.

    В качестве электролита можно использовать поваренную соль (NaCl), но с ней можно поднять напряжение примерно до 0,7В. Щелочным электролитом (NaOH) напряжение можно поднять уже больше, примерно до 1В.

    В ходе химической реакции алюминий покрывается слоем гидроксида алюминия (Al(OH)3), который плавно опускается на дно емкости. А на поверхности электрода из графита образуются пузырьки водорода, которые в свою очередь приводят к повышению сопротивления и падению напряжения, этот процесс называется поляризацией.

    Первую проблему с выпадением осадка гидроксида алюминия можно избавиться простым увеличением емкости, куда будет оседать отработанный продукт, а вот от второй проблемы может помочь деполяризующая масса на основе оксида марганца, который в процессе работы будет превращаться в гидроксид марганца.

    По сути мы получили обыкновенную щелочную батарейку, но только очень большую. Но возникает новая проблема. Дело в том, что оксид марганца тоже расходуются и его тоже придется менять. А нам необходимо добиться чтобы расходовался только алюминий. Для этого придется взять кислород из окружающего воздуха. Вот тут-то и начинается алюминий-воздушная батарея. Одну из стенок просто нужно заменить газопроницаемой мембраной, а графитовый электрод нужно заменить смесью графита и оксида марганца с наночастицами платины или серебра.

    Оксид марганца с наночастицами благородного металла не вступает в реакцию, а действуют как катализатор, благодаря чему водород из электролита окисляется кислородом находящемся в воздухе.

    Технологиями получения оксида марганца с включениями наночастиц серебра в принципе не сложна и его можно попробовать получить в кустарных условиях. Но в данной статье мы разберем как сделать максимально бюджетный вариант батареи, получающей энергию из алюминия. Дальнейшая инструкция взята с YouTube канала «Огненное ТВ». Более подробно в оригинальном видеоролике автора:

    Максимально бюджетный вариант графита - это летние контактные вставки для троллейбусов. Их можно найти абсолютно бесплатно на конечных троллейбусных остановках, а можно и купить, стоят они не дорога, автор нашёл их в продаже по 22 рубля за штуку.

    Далее нам потребуется щелочь. Вот такое средство для чистки труб в своем составе содержит стопроцентную натриевую щелочь.

    Для запуска реакции щёлочи нам понадобится совсем чуть-чуть, будет достаточно 1г щёлочи на 0,5л воды.

    Первым делом давайте проверим действительно ли в данной батареи нужно использовать графитовый электрод. Для опыта возьмем вот такой вот электрод из нержавеющей стали.

    Теперь помещаем алюминиевую пластину и электрод из нержавейки в щелочь, подключаем мультиметр и смотрим сколько вольт получится.

    Как видим, получилось примерно 1,4В. Теперь давайте проверим ток короткого замыкания.
    Ток КЗ получился в районе 20мА. Какие можно сделать выводы: теоретически в экстремальных условиях возможно собрать батарею из нержавеющих кружек и алюминиевой фольги.

    Следующий у нас будет медный электрод, выполненный из электротехнической меди.

    Как можем наблюдать напряжение получилось чуть выше чем 1,4В, а вот ток короткого замыкания поначалу было высоким, но потом начал достаточно быстро проседать и медь к тому же начала покрываться темным налетом, скорее всего такой эффект вызвали примеси в воде, так как воду для этого эксперимента автор взял водопроводную, из-под крана.

    Теперь погружаем в раствор электролита графитовый электрод.


    С данным электродом получилось напряжение 1,3В, ток короткого замыкания остановился в районе 17мА. На первый взгляд кажется, что электрод из нержавеющей стали более эффективен, но площадь поверхности нержавеющего электрода больше, так что пока неизвестно что лучше графит или нержавейка.

    Так как графит имеет достаточно большое сопротивление, нужно с ним как-то бороться. Необходимо изготовить электроды из хорошо проводящего ток материала, а графит должен быть только на его поверхности. Было решено просверлить графит насквозь, и в получившихся отверстиях нарезать резьбу под болты м6.

    В итоге получился стальной электрод с графитовой оболочкой.

    Сопротивление не просверленного графита составляет примерно 4.5Ом, а просверленного графита примерно 1,7 Ома.


    На лицо уменьшение сопротивления, а, следовательно - эффективность конструкции возрастет. В дальнейших экспериментах будем использовать дистиллированную воду.

    Первый эксперимент с электролитом, в котором 4г щелочи на 1л воды.


    Ток короткого замыкания получился 150мА. Следующий электролит имеет концентрацию 6г щелочи на 1 литр. Ну и так далее, каждый раз будем увеличивать концентрацию на 2г пока не дойдем до концентрации, при которой ток не будет расти.


    Даже несмотря на то, что у такая простая батарея обладает не большой отдачей по току, но зато такая батарея может работать очень долго, а в качестве электродов можно использовать любой алюминий, который легко переплавить в электроды любой формы, например, алюминиевые банки из-под различных алкогольных и безалкогольных напитков, фольга от шоколада и т.п.

    В итоге, после всех проделанных экспериментах с различной концентрацией электролита, становится понятно, что при такой конструкции батареи не имеет смысла добавлять более 12г щелочи на 1 литр воды, то есть у нас получается примерно 1% раствор.


    Затем автор собрал еще одну обойму, состоящую из 3-ех электродов.


    Две батареи дают более высокое напряжение и потери меньше, поэтому и результат лучше.
    А теперь возьмем ведро электролита, большой кусок алюминия и 2 электрода из нержавейки.





    В ведре электролит концентрации 10г/1л. Пиковый ток 1,3А, просел он до 520мА. При всей огромной площади нержавейки с графитом она не сравнилась, потому что с графитом получилось 600мА. Кстати, в ходе реакции выделяется водород, который также можно собирать и использовать как источник энергии. Короче, есть куда расти. На этом пока все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

    Источник (Source)
    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

    Способы проверки золота

    Эффектный опыт для детей в домашних условиях

    7.8
    Идея
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    9.4
    Описание
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    8.6
    Исполнение
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    Итоговая оценка: 8.6 из 10 (голосов: 5 / История оценок)

    Добавить комментарий

    2 комментария
    Александр_57
    "И вы только представьте, что произойдет, если все начнут постоянно заряжать свои электромобили, какие будут огромные нагрузки на электросеть"
    И вы только представьте, что произойдет, если все начнут постоянно использовать алюминий в качестве электродов своих гальванических элементов. Средняя энергоемкость производства 1 кг алюминия сейчас составляет порядка 15кВт*ч. Отдаст ли гальванический элемент эту энергию до полного растворения алюминиевого электрода?
    Dmitrij
    Знаем знаем, мистер фьюжн, работает на бытовых отходах. Я такой штукой конденсатор потока питал
    "Марти! Думать нужно в четырех измерениях..."





    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Опрос
    А Вы знаете, что на сайте оплачиваются отчеты о создании самоделок?

    Последние комментарии

    Все комментарии