Χαιρετισμούς τους κατοίκους του ιστότοπού μας!
Από έτος σε έτος, η παραγωγή πετρελαίου καθίσταται όλο και πιο πολύπλοκη και το καύσιμο που παράγεται από αυτό γίνεται όλο και πιο ακριβά. Στις χώρες της ΕΕ, γενικά απειλούν να σταματήσουν να παράγουν βενζινοκινητήρες, θέλουν να αντικαταστήσουν όλα τα οχήματα με ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Αλλά οι μπαταρίες λιθίου εξακολουθούν να απέχουν πολύ από το ιδανικό, και από την άλλη, δεν βιάζονται να γίνουν ιδανικοί. Στην καλύτερη περίπτωση, με μία μόνο φόρτιση μιας μπαταρίας λιθίου, θα είναι δυνατή η κάλυψη μιας απόστασης μέχρι το μέγιστο των 700 χλμ., Μετά από την οποία θα χρειαστεί να φορτίσετε την μπαταρία για περίπου μία εβδομάδα και εάν χρησιμοποιείτε μια συνηθισμένη πρίζα για τη φόρτιση, απαιτεί γενικά πολύ χρόνο. Και μπορείτε να φανταστείτε τι θα συμβεί αν ο καθένας αρχίσει να φορτίζει συνεχώς τα ηλεκτρικά του αυτοκίνητα, ποια τεράστια φορτία στο ηλεκτρικό δίκτυο θα είναι και πόση τάση θα στραγγίσει. Γενικά, το μέλλον των μπαταριών λιθίου παραμένει αρκετά ασαφές και κάθε χρόνο όλο και περισσότερη έρευνα αφιερώνεται στην αναζήτηση νέων επιλογών μπαταριών.
Όπως γνωρίζετε, το πιο ενεργειακό μέταλλο είναι το αλουμίνιο. Ήδη στις μέρες μας σε ορισμένα πρωτότυπα μπαταριών αλουμινίου μπορείτε να οδηγήσετε περίπου 2000 χιλιόμετρα χωρίς επαναφόρτιση και επαναφόρτιση αυτού του τύπου μπαταρίας διαρκεί μόνο 15 λεπτά, μετά από τα οποία μπορείτε να προχωρήσετε για περίπου 2000 χιλιόμετρα.
Η επαναφόρτιση των μπαταριών αλουμινίου διαφέρει από την επαναφόρτιση μπαταριών λιθίου. Παρ 'όλα αυτά, δεν υπάρχει τίποτα περίπλοκο σε αυτό, απλά πρέπει να τοποθετήσετε ένα νέο αλουμίνιο, να χύσετε τον ηλεκτρολύτη και να ρίξετε σε έναν νέο ηλεκτρολύτη, όλα είναι ουσιαστικά τα ίδια με τη βενζίνη ένα αυτοκίνητο, μόνο αυτό είναι ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο και δεν υπάρχουν φορτία στο ηλεκτρικό δίκτυο. Επιπλέον, δεν χρειάζεται να παράγετε τεράστιο αριθμό καταστημάτων με καλώδια με τεράστια διατομή για να φορτίσετε όλα αυτά τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
Αλλά όλα δεν είναι τόσο ομαλά εδώ. Η απόκτηση ηλεκτρικού ρεύματος από αλουμίνιο δεν είναι καθόλου τόσο εύκολη όσο θα θέλαμε. Πρώτον, ας καταλάβουμε ποια είναι η αρχή της μπαταρίας αλουμινίου-αέρα.
Προκειμένου η μπαταρία αυτή να αρχίσει να λειτουργεί, χρειάζονται 2 ηλεκτρόδια: ένα φυσικά από αλουμίνιο και το δεύτερο από γραφίτη. Και τα δύο αυτά ηλεκτρόδια είναι σε διάλυμα ηλεκτρολύτη.
Το αλάτι (NaCl) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρολύτης, αλλά με αυτό μπορείτε να αυξήσετε την τάση σε περίπου 0.7V. Η τάση αλκαλικού ηλεκτρολύτη (NaOH) μπορεί να αυξηθεί ήδη περισσότερο, σε περίπου 1V.
Κατά τη διάρκεια της χημικής αντίδρασης, το αλουμίνιο επικαλύπτεται με ένα στρώμα υδροξειδίου του αργιλίου (Al (OH) 3), το οποίο σταδιακά βυθίζεται στον πυθμένα της δεξαμενής. Και στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου του γραφίτη σχηματίζονται φυσαλίδες υδρογόνου, οι οποίες με τη σειρά τους οδηγούν σε αύξηση της αντίστασης και πτώση της τάσης, αυτή η διαδικασία ονομάζεται πόλωση.
Το πρώτο πρόβλημα με την κατακρήμνιση του υδροξειδίου του αργιλίου μπορεί να εξαλειφθεί με την απλή αύξηση της χωρητικότητας όπου το χρησιμοποιημένο προϊόν θα καθιζάνει, αλλά το δεύτερο πρόβλημα μπορεί να βοηθηθεί από μία μάζα αποπόλωσης που βασίζεται στο οξείδιο του μαγγανίου, το οποίο θα μετατραπεί σε υδροξείδιο μαγγανίου κατά τη λειτουργία.
Στην πραγματικότητα, έχουμε μια συνηθισμένη αλκαλική μπαταρία, αλλά μόνο μια πολύ μεγάλη. Αλλά προκύπτει ένα νέο πρόβλημα. Το γεγονός είναι ότι το οξείδιο του μαγγανίου καταναλώνεται επίσης και θα πρέπει επίσης να αλλάξει. Και πρέπει να εξασφαλίσουμε ότι μόνο το αλουμίνιο δαπανάται. Για να γίνει αυτό, πάρτε το οξυγόνο από τον περιβάλλοντα αέρα. Εκεί ξεκινά η μπαταρία αλουμινίου-αέρα. Ένα από τα τοιχώματα πρέπει απλώς να αντικατασταθεί με μια διαπερατή από αέριο μεμβράνη και το ηλεκτρόδιο γραφίτη πρέπει να αντικατασταθεί με ένα μείγμα γραφίτη και οξειδίου του μαγγανίου με νανοσωματίδια πλατίνας ή αργύρου.
Το οξείδιο του μαγγανίου με τα νανοσωματίδια των ευγενών μετάλλων δεν αντιδρά, αλλά ενεργεί ως καταλύτης, λόγω του οποίου το υδρογόνο από τον ηλεκτρολύτη οξειδώνεται με οξυγόνο στον αέρα.
Η τεχνολογία για την παραγωγή οξείδιο μαγγανίου με εγκλείσματα νανοσωματιδίων αργύρου δεν είναι κατά κανόνα περίπλοκη και μπορεί να δοκιμαστεί σε παραδοσιακές συνθήκες. Αλλά σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε πώς να κάνετε την πιο οικονομική επιλογή για μια μπαταρία που λαμβάνει ενέργεια από αλουμίνιο. Οι παρακάτω οδηγίες λαμβάνονται από το τηλεοπτικό κανάλι Fiery του YouTube. Περισσότερες λεπτομέρειες στο αρχικό βίντεο του συγγραφέα:
Η μέγιστη έκδοση προϋπολογισμού του γραφίτη είναι ένθετα καλοκαιρινής επαφής για τρόλεϊ. Μπορούν να βρεθούν εντελώς δωρεάν στις τελικές στάσεις του τροχαίου, ή μπορείτε να τα αγοράσετε, δεν είναι ακριβά, ο συγγραφέας τους βρήκε στην πώληση σε 22 ρούβλια ανά τεμάχιο.
Στη συνέχεια, χρειαζόμαστε ένα αλκάλι. Εδώ είναι ένα εργαλείο για τον καθαρισμό σωλήνων στη σύνθεσή του περιέχει εκατό τοις εκατό αλκαλίων νατρίου.
Για να ξεκινήσει η αλκαλική αντίδραση, χρειαζόμαστε λίγο, 1 g αλκαλίων ανά 0,5 λίτρα νερού θα είναι αρκετό.
Πρώτα απ 'όλα, ας δούμε αν ένα ηλεκτρόδιο γραφίτη είναι πραγματικά απαραίτητο σε αυτή την μπαταρία. Για την εμπειρία, ας πάρουμε αυτό το ηλεκτρόδιο ανοξείδωτου χάλυβα.
Τώρα βάζουμε την πλάκα αλουμινίου και το ηλεκτρόδιο από ανοξείδωτο χάλυβα στο αλκαλικό, συνδέουμε το πολύμετρο και βλέπουμε πόσες βολτ αποδίδεται.
Όπως μπορείτε να δείτε, αποδείχθηκε ότι ήταν περίπου 1,4V. Τώρα ας ελέγξουμε το ρεύμα βραχυκυκλώματος.
Το ρεύμα βραχυκυκλώματος εξαντλήθηκε στην περιοχή των 20mA. Ποια συμπεράσματα μπορούν να συναχθούν: θεωρητικά σε ακραίες συνθήκες είναι δυνατή η συναρμολόγηση μιας μπαταρίας από κούπες από ανοξείδωτο χάλυβα και αλουμινόχαρτο.
Στη συνέχεια θα έχουμε ένα ηλεκτρόδιο χαλκού κατασκευασμένο από ηλεκτρικό χαλκό.
Όπως παρατηρούμε, η τάση αποδείχθηκε ελαφρώς υψηλότερη από 1,4V, αλλά το ρεύμα βραχυκυκλώματος ήταν αρχικά υψηλό, αλλά στη συνέχεια άρχισε να πέφτει αρκετά γρήγορα και ο χαλκός άρχισε να καλύπτεται με μια σκοτεινή επίστρωση, πιθανότατα αυτό το φαινόμενο προκλήθηκε από ακαθαρσίες στο νερό, Σε αυτό το πείραμα, ο συγγραφέας πήρε μια βρύση από μια βρύση.
Τώρα βυθίστε το ηλεκτρόδιο γραφίτη στο διάλυμα ηλεκτρολύτη.
Με αυτό το ηλεκτρόδιο, ελήφθη τάση 1,3 V, το ρεύμα βραχυκυκλώματος σταμάτησε στην περιοχή των 17 mA. Με την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι το ηλεκτρόδιο ανοξείδωτου χάλυβα είναι πιο αποτελεσματικό, αλλά η επιφάνεια του ανοξείδωτου ηλεκτροδίου είναι μεγαλύτερη, επομένως δεν είναι ακόμη γνωστό ποιος γραφίτης ή ανοξείδωτος χάλυβας είναι καλύτερος.
Δεδομένου ότι ο γραφίτης έχει μια αρκετά μεγάλη αντίσταση, πρέπει να αντιμετωπίσετε με κάποιο τρόπο αυτό. Είναι απαραίτητο να κατασκευάσετε ηλεκτρόδια από ένα υλικό που είναι καλά αγώγιμο και ο γραφίτης θα πρέπει να βρίσκεται μόνο στην επιφάνειά του.Αποφασίστηκε η διάτρηση του γραφίτη, και στις οπές που προέκυψαν, κόβουμε το σπείρωμα για τους μανδάλους m6.
Το αποτέλεσμα είναι ένα ηλεκτρόδιο χάλυβα με κέλυφος γραφίτη.
Η αντίσταση του μη διάτρητου γραφίτη είναι περίπου 4,5 Ohm, αλλά ο διάτρητος γραφίτης είναι περίπου 1,7 Ohms.
Στο πρόσωπο, θα μειωθεί η αντίσταση και, κατά συνέπεια, η αποτελεσματικότητα της δομής. Σε περαιτέρω πειράματα, θα χρησιμοποιήσουμε απεσταγμένο νερό.
Το πρώτο πείραμα με ηλεκτρολύτη, στο οποίο 4 g αλκαλίων ανά 1 λίτρο νερού.
Το ρεύμα βραχυκυκλώματος απέκτησε 150mA. Ο επόμενος ηλεκτρολύτης έχει συγκέντρωση 6 g αλκαλίων ανά 1 λίτρο. Καλά και ούτω καθεξής, κάθε φορά θα αυξήσουμε τη συγκέντρωση κατά 2 g μέχρι να φτάσουμε σε μια συγκέντρωση στην οποία το ρεύμα δεν θα αυξηθεί.
Παρόλο που μια τέτοια απλή μπαταρία δεν έχει μεγάλη απόδοση ρεύματος, αλλά μια τέτοια μπαταρία μπορεί να λειτουργήσει για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα και οποιοδήποτε αλουμίνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρόδια, τα οποία μπορούν εύκολα να λειωθούν σε ηλεκτρόδια οποιουδήποτε σχήματος, διάφορα αλκοολούχα και μη αλκοολούχα ποτά, φύλλο σοκολάτας κ.λπ.
Ως αποτέλεσμα, μετά από όλα τα πειράματα με διαφορετικές συγκεντρώσεις ηλεκτρολύτη, γίνεται σαφές ότι με αυτό το σχεδιασμό της μπαταρίας δεν έχει νόημα να προσθέσουμε περισσότερα από 12 g αλκαλίων σε 1 λίτρο νερού, δηλαδή έχουμε περίπου 1% διάλυμα.
Στη συνέχεια ο συγγραφέας συνέταξε ένα άλλο κλιπ, που αποτελείται από 3 ηλεκτρόδια.
Δύο μπαταρίες δίνουν μεγαλύτερη τάση και λιγότερες απώλειες, οπότε το αποτέλεσμα είναι καλύτερο.
Τώρα, ας πάρουμε έναν κάδο ηλεκτρολύτη, ένα μεγάλο κομμάτι αλουμινίου και 2 ηλεκτρόδια από ανοξείδωτο χάλυβα.
Σε κάδο, συγκέντρωση ηλεκτρολύτη 10g / 1l. Το μέγιστο ρεύμα 1,3Α, κυλήθηκε στα 520mA. Με όλη την τεράστια επιφάνεια από ανοξείδωτο χάλυβα, δεν συγκρίθηκε με γραφίτη, επειδή αποδείχθηκε ότι ήταν 600mA με γραφίτη. Με την ευκαιρία, απελευθερώνεται υδρογόνο κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, η οποία μπορεί επίσης να συλλεχθεί και να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ενέργειας. Εν ολίγοις, υπάρχει περιθώριο ανάπτυξης. Αυτό είναι όλο για τώρα. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας. Θα σας δω σύντομα!