В эпоху электроприборов не удивительно, что нас окружает электричество. Тем не менее не все знают, что для получения напряжения нужны специальные устройства. Достаточно будет и обыденных вещей, включая продукты питания, которые есть у каждого дома. Правда уровень напряжения и емкости будет далек от привычных источников питания, и в реальных условиях подобную батарейку не используешь, но в качестве эксперимента попробовать можно. Ниже инструкция, как делается самодельная батарейка из подручных материалов.
Устройство и принцип работы батареи
Рассмотрим «на пальцах», как устроен элемент питания. Допустим, есть емкость с кислотой, куда погружен цинковый и медный электроды. Когда элемент даст ток по внешней цепи, цинк на поверхности электрода растворится. Растворенные в электролите атомы цинка – заряженные током ионы, которые оставляют в металле пару электронов, заряженных на «минус». Название этой реакции – окисление.
Пока цинк взаимодействует с электролитом, два иона водорода с положительным зарядом из рабочей жидкости «соединяются» с двумя электронами не «теле» электрода из меди, образуя тем самым молекулу водорода. Название реакции – восстановление.
Электроды из меди и цинка соединены внешним проводом – по нему передаются электроны. Водород, точнее его молекулы, появляющиеся на меди в ходе восстановления, преобразуются в газообразный водород.
Теперь об электролите. Уровень его кислотности напрямую влияет на напряжение в гальваническом элементе. Меньше кислотность – падает напряжение. В рабочих жидкостях с повышенной кислотностью электрод из цинка просто растворится, даже когда цепь разомкнута. Реакции окисления и восстановления актуальны, когда ток способен передаваться по внешней цепи.
Как сделать батарейку своими руками
Чтобы образовался ток, должны пройти определенные химические реакции. Источники питания всегда имеют пару электродов и электролит. В солевых и щелочных батареях анод сделан из цинка, а катод – из марганца. В аккумуляторах, предусматривающих перезарядку, катод – литиевый, а для анода используют разные материалы. Когда делается батарейка своими руками, электрод бывает из: меди, цинка, алюминия, железа. В качестве электролита выступают доступные средства, начиная солью, уксусом, и заканчивая кислотами, например, лимонной. Конечно, из-за нестабильного напряжения и незначительной емкости результаты экспериментов не тянут на полноценные батарейки, покупаемые в магазине.
Лимон
Чтобы получить электроэнергию из этого фрукта, берут: лимон, кусок чего-то из меди и из стали, и пару проводов, которые послужат изоляцией. В первую очередь выполняют зачистку металлических изделий. Удобно делать это наждачной бумагой.
В качестве стального предмета годятся простые гвозди, которые есть в любом гараже. А медным изделием послужит, к примеру, десяти- или пятидесятикопеечная монетка.
В лимон втыкают гвоздь и монету, а между ними оставляют зазор около 3 см. Это будут электроды, к которым присоединяют провода, или просто вставляют рядом. Монета выполняет роль «плюса», т.е. положительного контакта, гвоздь – «минуса».
Вместо лимона подойдет и яблоко, желательно покислее, что нужно для эффективного протекания химической реакции.
Источник питания из фрукта характерен напряжением в 0.5 – 0.7 В. Этого значения мало, телефон точно не зарядить. Чтобы поднять напряжение до 3 – 5 В, последовательно соединяют нескольких плодов.
Интересно, но цепь предполагает получение заряда. Для этого в нее включают батарейку типа «крона» или устройство, которым заряжают мобильник.
Медь контактирует со сталью – это и необходимо для вырабатывания электричества. Кислота внутри фруктов служит для запуска реакции. Импровизированный элемент питания будет работать так долго, пока не выйдет вся кислота из лимона или яблока, или пока не отвалятся контакты.
Банка с электролитом
Этот эксперимент схож с тем, как придумали первый гальванический источник питания. Электродные стальные: катод – из меди, анод – алюминия. Вместо проводов берут пластины, желательно с площадью побольше, и помещают в емкость – стакан или банку из стекла.
Далее берут проводники и припаивают к электродам. Обычно используют болт или заклепку, так как с алюминием работать непросто. Пластины размещают таким образом, чтобы их плоскости были направлены друг на друга. Касаться они не должны. Для фиксации положения пластины крепят к крышке или используют диэлектрические распорки.
Рабочей средой, то есть электролитом, служит нашатырь. Это вещество в виде белого порошка, продающееся в магазине со средствами для пайки. Это же вещество есть в хлористом аммонии (минеральное удобрение). Чтобы приготовить токопроводящую среду, в 100 мл воды растворяют 50 г нашатыря.
Другой вариант раствора – из серной кислоты. Пропорции – 20 к 100. Во время работы придерживаются техники безопасности, надевают перчатки и очки. Сначала высыпают кислоту, потом заливают ее водой. Если сделать наоборот – произойдет реакция, и жидкость «вылетит» из емкости.
Раствор льют до краев, проверяя параллельно напряжение при помощи тестера. Если значения недостаточно, делают последовательное соединение.
Медные монеты
Электролитом служит столовый уксус, а электродами – алюминиевая фольга и монетки из меди. Дополнительное сырье – плотный картон, проводники.
Инструкция:
- Ориентируясь на диаметр монет, вырезают кругляшки из картона и фольги.
- Пропитывают картонные заготовки в укусе.
- Также в укус опускают монетки, чтобы снять оксидную пленку с поверхности.
Далее выполняется сборка элемента питания, пирогом: монетка, картон, фольга. Размер «пирамиды» зависит от количества подготовленных материалов. Первым и последним элементом должна быть монета, и к ним предварительно припаивают проводники. В завершение вокруг изделия наматывают скотч.
Пивная банка
«Минусом» будет корпус банки из-под пива или энергетика, сделанный из алюминия. «Плюсом» – графитовый стержень.
Дополнительное сырье: вода, соль, парафиновые свечи, пенопласт и угольная пыль. Сначала срезают верхушку банки. Затем из пластика вырезают кругляш, оставляют в нем отверстие для стержня и опускают в емкость. Графитовую палочку располагают посреди банки. Оставшаяся емкость заполняется угольной пылью. Далее заливается водный раствор соли: на пол литра воды сыпят три столовые ложки соли. На края банки капают парафином.
Картошка, соль и зубная паста
Отличный рецепт, который выручит, если, например, в походе нечем разжечь костер. Требующееся сырье: картофель, соль, зубная паста, пара зубочисток, проводники из меди.
Начинают с картошки, которую режут пополам, вдоль. Из одной части вырезается сердцевина, куда высыпают соль и добавляют пасту. Это будущий электролит. Его тщательно перемешивают, и добавляют столько, пока не дойдет до краев.
Во второй части картофеля делают сквозное отверстие, чтобы получилось две дырки. В них вставляют провода с заранее удаленной изоляцией. Снизу овоща они должны выступать примерно на 1 см. Две части складывают таким образом, чтобы проводники попали в рабочую среду. В качестве соединительного элемента используют зубочистки.
Описанные способы хороши для наглядной демонстрации работы гальванических элементов. Экспериментальные батарейки не заменят настоящие, сделанные с учетом всех тонкостей, но получать новые знания и отрабатывать их на практике ведь никто не запрещает.
