Ook, in een ware raster ingedrukt ineenstorting-dat wil zeggen Mad Max scenario, de mogelijkheid om batterijen uit scrounged materialen kan van pas komen. Nu voordat je al te opgewonden – als je één volt per batterijcel u aan het doen zijn uiterst goed – het duurt veel van deze cellen bruikbare energie te halen. Zoals ik al zei, is het niet kosteneffectief in de meeste denkbare situaties.
In de video maken we een batterij met behulp van een mason jar, sommige koper, sommige aluminium en sommige sterke chloor bleekmiddel. Kortom, elke twee verschillende soorten metaal kunnen worden geplaatst in een geleidende oplossing en je krijgt een batterij. In sommige scholen leren zij nog een experiment waarbij het invoegen van koper en zink strips in een citroen of een aardappel te maken van een batterij.
Zodra je de basischemie naar beneden, voel je vrij om te experimenteren-ik heb gezien van instructies voor het maken van grote cellen uit aluminium blikjes frisdrank geklonken samen en lange PVC-buizen ingevoegd. Op dit ogenblik ben ik experimenteren met PVC pijp, aarding rod, en aluminium pijp.
Als u zien van de procedure wilt, kunt u de video te bekijken.
Zoals beloofd in de video, zal dit artikel de theorie van de batterijen een beetje meer in detail bespreken.
Dit is gewoon een snelle naar beneden en vuil – als je meer informatie wilt, kan je een internet zoeken voor de volgende typen van de batterij:
Edison batterij (nikkel-ijzer)
Koper, zink, Acid (elk type van acid-azijnzuur in een azijn-batterij, fosforzuur in een coke-batterij)
Koper, zink, zout (zoals de chloor-batterijen)
Koper, zink, Air
Koper, aluminium, zuur
Koper, aluminium, zout
Koper, aluminium, Air
In principe
Metalen atomen worden samengehouden door elektrische attracties tussen de kernen en elektronen rond de atomen.
Wanneer u een strook metaal in een glas water plaatsen, interactie de watermoleculen met de metalen atomen op het oppervlak van de strip. Watermoleculen zijn polar, wat betekent dat de ene kant is licht positief, en de andere kant is licht negatief. Dit is omdat de twee waterstofatomen niet aan weerszijden van het zuurstofatoom zijn, maar in plaats daarvan ongeveer 105° uit elkaar. De waterstof-kant positief is en de zuurstof-kant is negatief.
Op de locatie waar het water en metaal samenkomen, worden sommige van de metalen atomen aangetrokken naar de negatieve kant van de watermoleculen. Deze attractie staat het metaal atoom één of meer van de elektronen achter in de metalen strip, en anderen om te bewegen in het water te laten.
Vanwege deze beweging van elektronen wordt een metaal atoom overgelaten met een zeer kleine negatieve elektrische lading. Deze kleine kosten doet niet trekken erg veel op het metaal-ion dat heeft verlaten de strip. Maar aangezien er enorme aantallen atomen op het oppervlak van de metalen strip, en een enorm aantal metaalionen in het water op een gegeven moment zijn de metalen strip eindigt met een lichte negatieve lading.
Sommige metalen vasthouden aan hun atomen meer strak dan anderen. Dit betekent dat sommige metalen strips negatiever wanneer geplaatst in water dan anderen zal worden.
Als een metalen strip meer elektronen dan een andere strip van een ongelijke metaal heeft, doorloopt de elektronen van de eerste strip op de tweede, totdat ze hebben allebei dezelfde lading en gelijk zijn aan elkaar. Voordat de elektronen van een strip naar de andere doorstromen kunnen, moeten ze echter een geleidende pad.
We geven hen dat pad als we twee stroken van verschillende metalen verbinding met een draad. De elektronen stromen dan door die draad, het creëren van een elektrische stroom.
Zuur batterijen (zullen we gebruiken koper en zink als een voorbeeld)
In het geval van de koper en zink strips heeft de koper op zijn atomen sterker dan de zink. Dat betekent dat de strip zink is negatiever dan de koperen strip. De elektronen doorloopt van het zink op de koper.
Wanneer uiteindelijk de krachten in evenwicht elkaar, eindigt de koperen strip met meer elektronen dan de zink-strip. De strip zink heeft nu minder elektronen, en het kan niet het aantrekken van de zink-ionen terug naar de strip.
Als onze batterij had net water in dat zou het einde betekenen van de batterij. Maar deze batterij heeft water plus een zuur. Een zuur heeft een gemakkelijk vrijstaande waterstof-ion (in de video die ik over Ionische oplossingen). Waterstof ionen zijn positief, en het resterende deel van het zuur wordt negatief wanneer het verliest de waterstof-ion. In een accu gemaakt met soda (fosforzuur) je met fosfaat-ionen eindigen zou-in de batterij van een azijn (azijnzuur) zou u acetaat-ionen verlaten hebben.
Wanneer alle van deze zink positief geladen ionen tegen het lijf die negatief geladen fosfaat/acetaat of andere zure ionen die de fosfaat ion sterker tot het zink ion dan aan de waterstof-ion aangetrokken wordt.
De positief geladen ion van de waterstof wordt aangetrokken tot de koperen strip, omdat de koperen strip de extra elektronen heeft, en dus negatief is (tegenover kosten trekken).
De waterstof-ionen trekken de elektronen van de koper, en neutrale waterstofatomen geworden. Deze samen in paren om waterstof moleculen, en vormen van bubbels op de koperen strip. De bubbels zijn uiteindelijk groot genoeg om te zweven naar de oppervlakte en laat het systeem volledig. (dat is waarom je vent batterijen om te voorkomen dat de explosieve waterstof verzamelen)
De koperen strip heeft nu niet langer de extra elektronen. Het trekt meer uit de strip zink via de aansluitende draad, zoals het deed toen de draad was eerst aangesloten.
De koper ionen naast de koperen strip zijn niet zoals aangetrokken tot de strip zoals ze vóór waren. De waterstof-ionen nemen elektronen die trok de koper ionen. Deze ionen zijn dus vrij om te bewegen door middel van de vloeistof.
Op de strip zink, worden zink ionen afgeschaft, waardoor elektronen. Sommige van die elektronen reizen via de draad naar de koperen strip. Maar sommigen van hen stuiten de koper ionen die toevallig hobbel in de strip zink. Deze ionen grijpen de elektronen en koperen atomen geworden. Wij zien deze atomen opbouwen op de strip zink. Ze zien eruit als een zwarte film, omdat de zuurstof in het water met de koper naar formulier zwarte koperoxide combineert. (Galvaniseren iedereen...)
Uiteindelijk alle van het zink is opgegeten, en de koper en oxide valt in een stapel onder waar de strip zink gebruikt te worden. De batterij is nu dood, en geen meer elektronen stromen door de draad. Als er niet veel zuur in het water was, kan het zuur hebben opgebruikt eerste – verlaten van het metaal. (int de video die we dit noemen door te zeggen hoe sterker de bleekwater oplossing hoe sterker de batterij maar de kortere tijd die het zal duren)
Zout batterijen (luchtbatterijen)
Wanneer u een zoutoplossing in plaats van zuur in het water gebruiken hebt u een verschillende chemie.
Zout breekt in het water om positieve natrium-ionen en negatieve chloride-ionen. Deze ionen verminderen de energie die nodig is om water te splitsen in ionen hydroxide (OH-) en waterstof ionen H + (de waterstof-ionen snel vinden een ander water molecuul en maken van Hydroxonium ionen, H3O +).
Op de strip zink combineert de zink ion met vier hydroxide ionen te vormen één deliberalisering van zincate (Zn(OH)42-), twee elektronen achterlaat op de strip zink. De ionen van de chloor uit zout vervolgens combineren met de overgebleven Hydroxonium ionen wanneer het hydroxide-ionen zijn door het zink en formulier zoutzuur weggenomen.
Boven op de koperen strip combineren vier elektronen met zuurstof in het water en twee moleculen van water te vormen vier hydroxide-ionen opgelost. De natrium-ionen uit de zout combineren met deze hydroxide ionen te maken van natriumhydroxide. (Dit is de chemie achter de generator 12 volt chloor uit een eerdere video)
Het zoutzuur en de natriumhydroxide weer combineren tot zout. Het zout is dus alleen in de afbeelding als een manier om de kosten door het water verplaatsen. Het is nog niet opgebruikt.
Wij kunnen samenvatten wat er gebeurt op de strook van de zink (genaamd de anode deze manier
Zn + 4OH-⇒ Zn (OH) 42 + 2e-
4 Cl - 4H2O ⇒ 4HCl + 4OH-
Zn (OH) 42-⇒ ZnO + H2O + 2OH-
Op de koperen strip (genoemd de kathode) hebben we:
O2 + 2H2O + 4e-⇒ 4OH -
4Na + + 4OH-⇒ 4NaOH
Dat is de reden waarom het heet soms een zink-lucht batterij. De zuurstof uit de lucht is de combinatie met het zink.
De koper elektrode is er gewoon uit te voeren van de elektronen en niet deelneemt aan de chemie. Het kan worden vervangen door een carbon staaf.
Je kan merken dat na een korte, terwijl de zuurstof in de accu is opgebruikt, en de huidige (en dus de helderheid van de LED) begint te dalen. Roer het zout water helpt om meer zuurstof in het water en de LED krijgt weer helder.
