pozdravi stanovnici naše stranice!
Iz godine u godinu proizvodnja nafte postaje sve složenija, a gorivo dobiveno iz nje sve skuplje. U zemljama EU općenito prijete da će prestati proizvoditi benzinske motore, a sva vozila žele zamijeniti električnim automobilima. No, litijeve baterije još su daleko od idealnih, i usput, uopće se ne žuri u idealne. U najboljem slučaju, jednim punjenjem litijske baterije moći ćete prijeći udaljenost od maksimalno 700 km, nakon čega ćete morati napuniti bateriju otprilike tjedan dana, a ako za punjenje koristite običnu utičnicu, obično vam treba dosta vremena. I samo zamislite što će se dogoditi ako svi počnu stalno puniti svoje električne automobile, koja će biti ogromna opterećenja na električnoj mreži i koliki će napon isprazniti. Općenito je budućnost litij-akumulatora još uvijek prilično nejasna i svake godine sve se više istraživanja posvećuje potrazi za novim mogućnostima baterija.
Kao što znate, najintenzivniji metal je aluminij. Već u naše vrijeme na nekim prototipima aluminijskih baterija možete prijeći oko 2000 km bez ponovnog punjenja, a ponovno punjenje ove vrste baterije traje svega 15 minuta, nakon čega možete prijeći još oko 2000 km.
Punjenje aluminijskih baterija razlikuje se od ponovnog punjenja litijumskih baterija. Ipak, u tome nema ništa komplicirano, samo trebate umetnuti novi aluminij, izliti elektrolit i uliti novi elektrolit, sve je u osnovi isto kao i benzin automobil, samo ovo je električni automobil i nema opterećenja na električnoj mreži. Osim toga, ne morate proizvoditi ogroman broj utičnica s žicama s ogromnim presjekom da biste napunili sve te električne automobile.
Ali ovdje nije sve tako glatko. Dobivanje električne energije od aluminija uopće nije tako jednostavno kao što bismo željeli. Prvo, razjasnimo što je princip aluminijumske baterije.
Kako bi takva baterija počela raditi, trebat će 2 elektrode: jedna prirodno od aluminija, a druga iz grafita. Obje ove elektrode su u otopini elektrolita.
Sol (NaCl) može se koristiti kao elektrolit, ali s njom možete podići napon na oko 0,7 V. Napon alkalnog elektrolita (NaOH) može se već povećati na oko 1V.
Tijekom kemijske reakcije, aluminij je premazan slojem aluminij hidroksida (Al (OH) 3), koji se postupno slijeva na dno spremnika. A na površini grafitne elektrode nastaju vodikovi mjehurići, što zauzvrat dovodi do povećanja otpora i pada napona, taj se proces naziva polarizacija.
Prvi problem s taloženjem aluminijevog hidroksida može se otkloniti jednostavnim povećanjem kapaciteta u kojem će se taložiti potrošeni proizvod, ali drugi problem može pomoći depolarizacijskom masom na bazi manganovog oksida, koja će se tijekom rada pretvoriti u mangan-hidroksid.
U stvari, dobili smo običnu alkalnu bateriju, ali samo vrlo veliku. No, pojavljuje se novi problem. Činjenica je da se troši i mangan oksid te će se također morati mijenjati. I moramo osigurati da se troši samo aluminij. Da biste to učinili, uzmite kisik iz okolnog zraka. Tu počinju aluminijumske baterije. Jedan od zidova samo treba zamijeniti plinopropusnom membranom, a grafitnu elektrodu treba zamijeniti mješavinom grafita i manganovog oksida s nanočesticama platine ili srebra.
Mangan-oksid s nanočesticama plemenitih metala ne reagira, već djeluje kao katalizator, zbog čega vodik iz elektrolita oksidira kisikom u zraku.
Tehnologija proizvodnje manganovog oksida s uključenim nanočesticama srebra u principu nije komplicirana i može se isprobati u obrtničkim uvjetima. Ali u ovom ćemo članku raspravljati o tome kako iskoristiti najprikladniju opciju za bateriju koja prima energiju iz aluminija. Sljedeće upute preuzete su s YouTubea Fiery TV kanala. Više detalja u originalnom video zapisu autora:
Verzija grafita s maksimalnom proračunom je ljetni kontaktni umetak za trolejbuse. Na krajnjim trolejbuskim stajalištima možete ih pronaći potpuno besplatno, ili ih možete kupiti, nisu skupe, autor ih je pronašao u prodaji po 22 rubalja po komadu.
Dalje, trebamo alkaliju. Ovdje je alat za čišćenje cijevi u svom sastavu sadrži sto posto natrijeve lužine.
Za pokretanje alkalne reakcije potrebno nam je samo malo, 1 g alkalije na 0,5 l vode bit će dovoljno.
Prije svega, provjerimo je li u ovoj bateriji zaista potrebna grafitna elektroda. Za iskustvo uzmimo ovu elektrodu od nehrđajućeg čelika.
Sada stavimo aluminijsku ploču i elektrodu od nehrđajućeg čelika u alkaliju, povežemo multimetar i vidimo koliko se volti ispada.
Kao što vidite, pokazalo se da je riječ o 1.4V. Sada provjerimo struju kratkog spoja.
Struja kratkog spoja pokazala se u području od 20mA. Koji se zaključci mogu izvući: teoretski je u ekstremnim uvjetima moguće sastaviti bateriju krigle od nehrđajućeg čelika i aluminijsku foliju.
Dalje ćemo imati bakrenu elektrodu izrađenu od električnog bakra.
Kao što možemo promatrati, napon se pokazao neznatno višim od 1,4 V, no struja kratkog spoja je u početku bila velika, ali je tada počela brzo propadati i bakar je također počeo prekrivati tamni premaz, najvjerojatnije su taj efekt uzrokovale nečistoće u vodi, budući da je voda Autor je u ovom eksperimentu uzeo slavinu iz slavine.
Sada uronite grafitnu elektrodu u otopinu elektrolita.
Pomoću ove elektrode dobiven je napon od 1,3 V, struja kratkog spoja zaustavila se u području od 17 mA. Na prvi pogled čini se da je elektroda od nehrđajućeg čelika učinkovitija, ali je površina nehrđajuće elektrode veća, pa još nije poznato koji je grafit ili nehrđajući čelik bolji.
Budući da grafit ima prilično velik otpor, morate se nekako nositi s njim. Potrebno je napraviti elektrode od materijala koji dobro provodi, a grafit treba biti samo na njenoj površini.Odlučeno je probušiti grafit, a u rezultirajućim rupama rezati navoj za m6 vijke.
Rezultat je čelična elektroda s grafitnom školjkom.
Otpor neprobušenog grafita je oko 4,5 Ohma, ali bušenog grafita oko 1,7 Ohma.
Na licu će se povećati otpor otpornosti i, posljedično, učinkovitost strukture. U daljnjim eksperimentima upotrijebit ćemo destiliranu vodu.
Prvi eksperiment s elektrolitom, u kojem 4 g lužine na 1 litru vode.
Struja kratkog spoja ispostavila se 150mA. Sljedeći elektrolit ima koncentraciju 6 g lužine na 1 litru. Pa i tako dalje, svaki put ćemo povećavati koncentraciju za 2 g dok ne postignemo koncentraciju kod koje se struja neće povećavati.
Iako takva jednostavna baterija nema veliku strujnu efikasnost, ali takva baterija može raditi vrlo dugo, a bilo koji aluminij može se koristiti kao elektrode, koje se lako mogu otopiti u elektrode bilo kojeg oblika, na primjer, aluminijske limenke razna alkoholna i bezalkoholna pića, čokoladna folija itd.
Kao rezultat, nakon svih pokusa s različitim koncentracijama elektrolita postaje jasno da s ovim dizajnom baterije nema smisla dodavati više od 12 g alkalije u 1 litru vode, odnosno, dobivamo oko 1% otopine.
Potom je autor sastavio još jedan isječak, koji se sastojao od 3 elektrode.
Dvije baterije daju veći napon i manje gubitka, tako da je rezultat bolji.
A sada uzmimo kantu elektrolita, veliki komad aluminija i 2 elektrode od nehrđajućeg čelika.
U kanti koncentracija elektrolita od 10 g / 1l. Najviša struja 1.3A, smanjila se na 520mA. Uz svu ogromnu površinu od nehrđajućeg čelika, nije se uspoređivao s grafitom, jer se pokazalo da je 600mA s grafitom. Usput, tijekom reakcije se oslobađa vodik koji se također može sakupljati i koristiti kao izvor energije. Ukratko, ima mjesta za rast. To je za sada sve. Hvala na pažnji. Vidimo se uskoro!