Самодельный гальванический элемент для автономного питания

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ: САМОДЕЛЬНАЯ БАТАРЕЯ

Каждому из нас знакомы химические источники тока различных типов и форм. Но как это часто случается, мы редко задумываемся о том, как устроен этот совершенно привычный и обыденный предмет. А между тем, появление первых химических источников тока, положило начало превращению электричества из лабораторной диковинки в нашего повседневного помощника.

В 1790 г. итальянский физиолог Луиджи Гальвани заметил, что лапка препарированной лягушки дергается, если к ней одновременно прикоснуться двумя инструментами из разных металлов. В то время уже было известно, что мышцы могут сокращаться под действием электрического тока, так, что Гальвани правильно приписал это явление действию электрического тока. Правда, он считал, что электрический ток появляется благодаря каким-то физиологическим процессам в лапке лягушки.

Правильное объяснение этому явлению смог дать другой итальянский ученый Алессандро Вольта. Он установил, что это явление связано с наличием двух разнородных металлов, соприкасающихся с электролитом, в роли которого выступала кровь лягушки, а сама лапка играла лишь роль чувствительного индикатора электрического тока [1]. Опираясь на свои исследования Вольта в 1799г. создал первый химический источник тока. В этом устройстве Вольта использовал медный и цинковый электроды, погруженные в раствор серной кислоты.

Цинк бурно реагирует с кислотами. В раствор переходят не атомы цинка, а положительные ионы, так что в электроде остается избыток электронов, следовательно, цинковая пластина заряжается отрицательно. Вообще, большинство металлов при погружении в электролит заряжается отрицательно, на поверхности медной пластинки протекает подобный процесс. Но избыток отрицательных зарядов на медном электроде гораздо меньше, а значит, относительно цинкового электрода его потенциал получается более высоким. Если соединить внешним проводником медную и цинковую пластины, то электроны начнут перемещаться с цинковой пластины на медную, т.е. в цепи потечет электрический ток [2].

Электрическое напряжение, возникающее между электродами, зависит от того, из каких металлов изготовлены электроды и от их взаимодействия с электролитом. Напряжение, даваемое элементом, никак не зависит от площади пластин.

Часто напряжения, даваемого одним гальваническим элементом, недостаточно. Тогда их можно соединять последовательно в батареи.

Вообще изготовить химический источник тока совсем нетрудно: надо поместить в электролит две пластинки из разных металлов [3]. Такие гальванические элементы возникают самопроизвольно. Например, намочил дождь крышу, покрытую оцинкованным железом, на железе наверняка имеются царапины, так, что и железо, и цинк вступили в контакт с водой, которая играет роль электролита. Цинк в такой паре начнёт активно разрушаться, а вот железо не пострадает, пока не разрушится весь цинк. Именно для этого и покрывают железо слоем цинка.

По той же самой причине скручивать вместе медные и алюминиевые провода, это, мягко говоря, не самая лучшая идея. В месте контакта начнется гальваническая коррозия, которая приведет к росту электрического сопротивления контакта, что в свою очередь приведет к большему выделению тепла и еще более быстрой коррозии. Все вместе это может стать причиной разрушения соединения и даже пожара.

Нагляднее всего можно пронаблюдать гальваническую коррозию на примере контактов железа с цинком и медью в растворе соли. Железные скрепки были надеты на цинковую и медную пластины и погружены в раствор соли.

Через сутки скрепка, соединенная с медной пластиной, покрылась ржавчиной. В то время, как скрепка, бывшая в контакте с цинком, совершенно не пострадала.

Ученые составили электрохимический ряд напряжений металлов. Чем дальше друг от друга отстоят металлы в этом ряду, тем более высокое напряжение дает гальванический элемент, составленный из этих металлов. Так пара золото – литий теоретически может дать электродвижущую силу (ЭДС) 4,72 В. Но такая пара в водной среде работать не сможет – литий это щелочной металл, легко реагирующий с водой, а золото стоит слишком дорого для подобного применения.

На практике элемент Вольта обладает рядом серьёзных недостатков.

1. Во-первых, электролитом ему служит весьма едкая жидкость – раствор серной кислоты. Жидкий электролит всегда представляет собой неудобство или даже опасность. Он может расплескаться, разлиться при повреждении корпуса.
2. Во-вторых, на медном электроде такого элемента будет выделяться водород. Это явление называется поляризацией. По многим свойствам водород весьма близок к металлам, так что его пузырьки создадут дополнительную ЭДС поляризации, стремящейся вызвать ток противоположного направления [2]. Кроме того, пузырьки газа не пропускают электрический ток, что тоже ведет к ослаблению тока. Поэтому приходится периодически встряхивать сосуд, удаляя пузырьки механически, или вводя в состав электролита специальные деполяризаторы.
3. В третьих, в процессе работы гальванического элемента Вольта, цинковый электрод постепенно растворяется. Теоретически, когда гальванический элемент не используют, разрушение цинкового электрода должно прекратиться, но поскольку почти всегда в составе цинка есть примеси других металлов, они при соприкосновении с электролитом играют роль второго электрода, образуя короткозамкнутый элемент, что ведет к гальванической коррозии цинкового электрода [2]. Для того, чтобы устранить этот недостаток, приходится использовать сверхчистый цинк или конструктивно предусматривать возможность извлечения цинкового электрода из электролита. Так что когда батарея не используется, электролит из нее следует сливать.

Но для демонстрационных целей всеми этими недостатками можно пренебречь, если заменить серную кислоту более безопасным электролитом.

Изготовление батарейки

При изготовлении демонстрационной батареи гальванических элементов будем использовать стандартную пару – медь и цинк. Медную фольгу можно найти в некоторых трансформаторах. В крайнем случае, можно сделать медный электрод из свернутой в спираль голой медной проволоки [4]. Цинк можно добыть из разрядившихся солевых элементов питания, как правило, в них остается достаточно много металлического цинка даже, когда элемент непригоден к дальнейшему использованию. Вместо раствора кислоты, возьмем 10% раствор поваренной соли. В качестве емкости для электролита взяты пластиковые емкости от витаминов объемом примерно 50-100 мл.

В качестве контактов использованы винты, которые одновременно закрепляю электроды на крышке. При этом крайне желательно крепить медные электроды латунным винтом. Цинковую пластину можно без проблем крепить стальным винтом. Для герметизации под гайку подложена подходящая по размеру резиновая сантехническая прокладка.

Батарея из трех гальванических элементов позволяет питать светодиод.

Напряжение на одном элементе батареи составляет около 1 В.

Ток, отдаваемый в нагрузку, составляет около 0,23 мА

Такого тока достаточно для свечения светодиода. Однако на фотографии это свечение можно заметить, только если снимать при большой светочувствительности.

Такую батарею можно использовать в школе, например для выполнения лабораторной работы, по определению внутреннего сопротивления источника тока [5].

Источник тока из алюминия своими руками

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.

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.

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.

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.

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.

Земляная электрическая батарея

Самодельный “земляной” гальванический (электролитический) элемент делается из имеющихся материалов, с выбором по максимальной разности их электродных потенциалов (напряжение, в режиме холостого хода, между медной и цинковой пластиной – порядка 1 вольта, см. таблицу 1). Это могут быть старые железные трубы и листы оцинкованного железа, угольная куча или древесная зола, моток алюминиевого провода и т.д. Сгодится любой металлолом – жестянки, металлические конструкции и т.д. Работать такая батарея может долго – месяцы (до зимних холодов, когда верхний слой почвы леденеет и становится почти диэлектриком). Быстрее корродирует (разрушается растворяясь) – минусовой электрод.

Мощность зависит от конструкции, геометрических линейных размеров, физико-химических свойств грунта и применяемого материала. Наивысший К.П.Д. одного небольшого элемента, под нагрузкой – достигается при токе 1 – 5 миллиампер, при напряжении в десятые доли вольта.

C2H6 + H2O Eo = +0.46 –>

«Ряд напряжений металлов» (электрохимический ряд стандартных
окислительно-восстановительных потенциалов), вольт:

K (Калий) = -2,9
Na (Натрий) = -2,71
Mg (Магний) = -2,36
Al (Алюминий) = -1,66
Mn (Марганец) = -1,2
Zn (Цинк) = -0,76
Fe (Железо, сталь)

= -0,4
Ni (Никель) = -0,25
Sn (Олово) = -0,14
Pb (Свинец) = -0,13
Бронза

= 0
Cu (Медь) = +0,34
С (Графит, каменный уголь, древесная зола)

= +0,4 (?)
Ag (Серебро) = +0,8
Au (Золото) = +1,50

// Графит – имеет, как и металлы, электронную проводимость. Его электродный потенциал довольно высок, имея значение, приблизительно +0,4 вольт (эта величина зависит от многих физико-химических факторов). Если нет электротехнического чистого графита, приблизительным эквивалентом, заменой ему – будет обычный каменный уголь, применяемый в печном отоплении или металлургический кокс. Электродом послужит и обычная угольная куча (или печная зола, пепел), с вылитой на неё водой (сухой, молотый в крошку уголь – очень плохо проводит электричество). В качестве токоотводов – медные листы или трубы, моток ненужной стальной или алюминиевой проволоки и прочего лома металла.

От земляной батареи можно запитать, при подключении через преобразователь – например, радиоприемник.

Оба электрода помещают (забивают трубу / штырь или закапывают пластину и прочее) во влажный грунт (в качестве электролита гальванического элемента) на глубину 1-2 м (то есть, ниже глубины промерзания почвы в зимнее время, для данного района, если делаете всесезонный девайс), на расстоянии от полуметра до нескольких метров, друг от друга. Для уменьшения электрического сопротивления в межэлектродном пространстве (это увеличит ток) – его надо полить водой. На минусовой, цинковый электрод – вылить раствор поваренной соли (NaCl) или щёлочь (К или Na).

Подходящие гальванические пары: медь и/или уголь – будут положительным электродом земляного элемента, а цинк, алюминий или железо (в том числе, оцинкованное) – отрицательным (его вывод (алюминиевый провод) надо изолировать от земли). Места соединений – герметизируются (покрыть защитной водостойкой краской или лаком).

Поверхность алюмишки быстро окисляется, поэтому алюминиевый стержень, периодически, подбивается кувалдой (при этом – абразивные частицы грунта, частично, сдирают окисную плёнку). Если верхушки электродов расположены над землёй – к ним подключаются (надёжной скруткой или на винтовое соединение) любым изолированным проводом или проволокой, зачистив, предварительно, контактные поверхности отводов.

Для получения электрического напряжения, в несколько раз больше 1 вольта – собираются батареи из нескольких элементов, соединённых последовательно. Для увеличения силы тока – их соединяют параллельно, увеличивают рабочую площадь электродов и поливают водой (с растворённой солью или с разведённой печной золой) землю между электродами. Концентрированный (большой плотности) электролит или морскую воду – нельзя выливать на землю (иначе, там ничего не будет расти).

Положительный электрод (медный/угольный, должен быть глубже, чем южный) – на северной точке (если линия ориентирована вдоль магнитного меридиана), отрицательный – находится южнее. К цинковой пластине – приложить слой войлока.

// Удельное электрическое сопротивление обычной питьевой воды, довольно мало – до первых десятков Ом•м. В солончаках – на один-два порядка меньше (из-за высокой степени ионной проводимости). Влажная почва – действует как электролит в гальваническом элементе.

Обычно, на практике – применяют комбинированный, последовательнопараллельный способ соединения. Этого бывает достаточно для питания радио-приёмника.

Гальванический элемент можно собрать и в миниатюре – в стеклянную банку, с электролитом в виде 20%-го раствора поваренной соли (или 5%-й уксус), помещаются две пластины из электротехнической меди и цынка (или железа). Под нагрузкой, на положительных пластинах выделяются газовые пузырьки (водород), отчего, во время работы, и уменьшается ток. Дря решения этой проблемы – плюсовой электрод окружают деполяризатором, состоящим из равных частей порошка (помещается в холщовый мешок) графита и пиролюзита.

Фруктово-овощные (“зелёные”, экологичные) источники электрического тока

В плоды растений, в свежий лимон, в яблоко или в отварной картофель, втыкаются металлические электроды, например – железный гвоздь и зачищенный медный провод. Напряжение на элементе – может достигать 1 вольта. Ток – до нескольких миллиампер.

Батарея – получится при соединении нескольких таких элементов. Её, может быть, и хватит для питания светодиода.

Экзотические девайсы

Гальванические пары используются во множестве устройств, в том числе и, в так называемых, “Цилиндрах Фараона” (Жезлы Гора, применяемые в эзотерических практиках, в виде цилиндров из меди и цинка, длиной 15 сантиметров, диаметром 2.5 – 3 см., с ферритовым и угольным наполнителем). Их, определёнными способами, держат одновременно в двух руках. При соединении – появляется дополнительный ток в замкнутой, телом, электрической цепи. Медный электрод (с правой стороны) – имеет полярность со знаком “плюс”.

Свободная энергия от электромагнитного излучения мощных передающих радиостанций

Об этом уже и так много написано, в том числе – в статьях, в журнальных публикациях и книгах В.Полякова.

Наводимая, электромагнитным полем широковещательной станции, ЭДС и ток – могут составить, примерно, 1 вольт и до нескольких сотен микроампер. Это – вблизи крупных городов (на расстоянии до 100 км.), при хорошем заземлении антенны и нормальной погоде (когда нет, поблизости, опасной грозы).

В случае катастрофического природного, военного или техногенного Апокалипсиса (БП) – данная технология почти не будет работать, т.к. останется только излучение от ближайших грозовых разрядов, а многие мощные радиотрансляторы прекратят вещание.

Как добыть электричество в экстремальных условиях. Химические источники тока (гальванические элементы).
Free energy from the earth (“земляная электрическая батарея”). Минисправочник по некоторым видам источников электроэнергии и их параметрам.

Как легко сделать батарейку

Батарейка является химическим источником электрического напряжения. Все имеющиеся в продаже элементы питания имеют похожие принципы действия. Положительный вывод изделия изготавливается из марганца или лития, отрицательный — из цинка или алюминия. Собрать батарейку своими руками можно из простых материалов.

Самодельная батарейка из подручных средств

Изготовить элемент питания можно из материалов, свойства которых похожи на характеристики используемых в промышленных условиях веществ.

Из лимона

В роли электролита выступает кислота, содержащаяся в соке фрукта. Электроды делают из тонкой проволоки, гвоздей или игл. Железный элемент является анодом, медный — катодом. Лимон разрезают пополам и помещают в небольшую емкость (банку или стакан). Провода соединяют с электродами, зачищенные концы вводят в мякоть фрукта на расстоянии 1 см друг от друга.

С помощью мультиметра измеряют напряжение, подаваемое самодельным гальваническим элементом. Если оно недостаточно высокое, несколько лимонных батарей соединяют последовательно.

Банка с электролитом

Используя этот метод, можно собрать устройство, напоминающее первый в мире аккумулятор. Электроды изготавливают из меди и алюминия. Элементы должны иметь большую площадь. Алюминиевый электрод соединяют с проводом с помощью зажима или болта, медный — припаивают. Детали погружают в банку на небольшом расстоянии друг от друга. Для фиксации применяют крышку с отверстиями. В качестве электролита используют такие составы:

1. Нашатырь. Вещество смешивается с водой в соотношении 1:2. Использовать нашатырный спирт в качестве электролита нельзя. Подходящее вещество (хлористый аммоний) имеет вид белого порошка без запаха. Его используют в качестве удобрения или флюса для пайки.
2. Раствор серной кислоты. Вещество смешивают с водой в соотношении 1:5. Нельзя наливать кислоту первой. В таком случае добавляемая вода закипает, брызги попадают на кожу и одежду человека.

Раствор наливают в стеклянную емкость так, чтобы расстояние до краев банки составляло не менее 2 мм. С помощью мультиметра замеряют сопротивление и вычисляют нужное количество батарей. Принцип действия самодельного элемента сходен с таковым у солевого источника питания.

Медные монеты

Электроды изготавливают из алюминия и меди, в качестве электролита используют уксусную кислоту 9%. Монеты очищают от загрязнений, выдерживая в уксусе. Из картона и фольги вырезают кружки. Картонные изделия вымачивают в растворе уксусной кислоты, они должны впитать электролит. Из кружков и монет выкладывают столбик.

Первой кладется картонная деталь, второй — из фольги, третьей — монета. К крайним элементам заранее подсоединяют провода. Вместо пайки кабели можно прижать к металлическим деталям и заклеить скотчем. При эксплуатации батарейки монета становится непригодной. Не стоит изготавливать источники питания из ценных изделий.

Батарейка в пивной банке

Отрицательным выводом является корпус алюминиевой емкости, положительным — графитовый стержень. Также потребуются угольная пыль, пенопласт, вода, парафиновые свечи и соль. Верх банки снимают, из пенопласта вырезают кружок, который вставляют в емкость. Заранее проделывают отверстие для стержня. Последний устанавливают в центральной части банки. Оставшееся пространство заполняют угольной пылью. Материал пропитывают водным раствором соли (3 ст. л. продукта на 0,5 л воды). Края банки заливают парафином.

Картошка, соль и зубная паста

Батарейка из картошки предназначена для разового использования. Ее применяют для получения искры путем замыкания проводов. Для изготовления элемента потребуется крупная картофелина, изолированные медные кабели, соль, деревянные палочки и зубная паста. Сборку выполняют так:

1. Картофель разрезают на 2 равные части. В одной половине формируют выемку, куда добавляют соль и пасту.
2. Ингредиенты перемешивают до однородной консистенции. Электролит должен заполнить углубление.
3. В другой половине картофелины проделывают 2 отверстия на расстоянии 1-2 см. Они должны совпасть с заполненным углублением.
4. В отверстия вводят зачищенные концы проводов, половинки совмещают. Провода должны погрузиться в состав.
5. Части картофеля закрепляют зубочистками. Через несколько минут кабели замыкают, высекая искру для разведения огня.

Пошаговая инструкция по изготовлению батарейки

Элементы питания цилиндрической формы высотой 50 мм легко изготавливаются в домашних условиях.

Необходимые материалы и инструменты

Перед началом опыта подготавливают такие материалы и инструменты:

• гофрированный картон;
• плоские шайбы из меди диаметром 1 см — 12 шт.;
• плоские шайбы из цинка диаметром 1 см — 15 шт.;
• очищенная вода;
• термоусадочная трубка;
• уксусная кислота 70%;
• поваренная соль;
• паяльник;
• емкости для приготовления растворов;
• мультиметр;
• наждачная бумага.

Зачистка шайб

В основе самодельного элемента питания лежит 11 медно-цинковых шайб, выдающих напряжение в 0,15 В. Детали должны участвовать в химических реакциях, поэтому их очищают наждачной бумагой. В результате получают ровную блестящую поверхность.

Подготовка электролита

Металлы создают электрический ток, однако для его проведения нужна среда. Электролит изготавливают из 120 мл воды, 4 ст. л. соли и 30 мл уксусной кислоты. Ингредиенты перемешивают и настаивают в течение часа.

Работа с картоном

Для формирования нужного расстояния между шайбами выкладывают кружки, вырезанные из гофрокартона. После нарезания материал пропитывают подготовленным на прошлом этапе раствором.

Растягивание трубки

Перед размещением медно-цинковых шайб трубке придают нужный диаметр. С помощью иглогубцев изделие растягивают на 10% от изначального размера.

Тестирование устройства

На медную шайбу накладывают пропитанный электролитом картон. Мультиметр переводят в режим постоянного напряжения. Черный провод подсоединяют к медной детали, красный — к цинковой. На экране прибора должно появиться значение 0,05-0,15 В. Этого достаточно для создании элемента питания из 11 токопроводящих компонентов.

Итоговая сборка батарейки

Элементы укладывают с соблюдением последовательности: медь — цинк — кусок картона. Каждую деталь выставляют перпендикулярно оси трубки. Для удобства шайбы вдавливают тонким стержнем. Установив последнюю деталь, самодельную батарейку сравнивают с заводской. При необходимости вводят дополнительную шайбу из цинка. Трубку прогревают, создавая подобие батарейки. Излишки удаляют.

Монтаж контактов

Прогретым паяльником приваривают к концам полученной конструкции точки из припоя. При установке в гнездо напаянные детали должны касаться контактов держателя батареи.

Как сделать батарейку самостоятельно в домашних условиях

Электричество окружает современного человека постоянно. Но даже на этом фоне удивительно, что напряжение присутствует в обычных вещах и продуктах. С помощью них можно сделать простую батарейку в домашних условиях и подзарядить неэнергоемкое устройство, например, радио, фонарик или телефон.

1. Батарейка из лимона
2. Стеклянная емкость с электролитом
3. Батарейка из монет
4. Батарейка в пивной банке
5. Батарейка из картофеля, соли и зубной пасты
6. Заключение

Батарейка из лимона

Для того чтобы сделать батарейку из фрукта и подручных материалов, понадобятся следующие компоненты:

• лимон;
• стальной предмет;
• медный предмет;
• два изолированных провода.

Прежде чем приступить к созданию простой батарейки, необходимо зачистить стальной и медный предметы. Это можно сделать наждачкой.

Совет! В качестве стального предмета удобно использовать гвозди, они практически всегда есть в доме. В качестве медного можно использовать монетку номиналом 10 или 50 копеек.

Далее необходимо воткнуть их в лимон на расстоянии 3-2 см друг от друга. А к импровизированным контактам присоединить провода. Также их можно аккуратно воткнуть в плотную к контактам. Медный элемент будет выступать в качестве плюса, а стальной минуса.

Интересно! Вместо лимона также можно использовать яблоко. Но необходимо выбирать кислые плоды, так как это необходимо для реакции.

Самодельная батарейка на основе одного лимона или яблока может выдавать примерно 0.5-0.7 Вольт. Этого недостаточно для заряда простого мобильного или приемника. Если нужно напряжение от 3 до 5 Вольт, то вполне возможно это сделать. Нарастание происходит за счет увеличения количества плодов.

Важно! Лимоны можно заряжать для увеличения заряда. Например, при подключении к кроне или к зарядке мобильного.

Создание батарейки из лимона или яблока возможно благодаря химической реакции между медью и сталью. Протекает она под воздействием кислоты в плодах. Импровизированная батарейка не перестанет работать, пока из фруктов не уйдет кислота или контакты не растворятся.

Стеклянная емкость с электролитом

Подобная конструкция очень похожа на первую созданную батарейку. Для ее сборки понадобится:

• стеклянная емкость (стакан или банка);
• пластина цинка или алюминия;
• медная пластинка;
• провода;
• хлористый аммоний;
• вода.

Желательно, чтобы площади пластинок алюминия (анод) и меди (катод) были с ладонь. Это увеличит эффективность аккумулятора. К каждой пластинки припаять по проводу. После чего поместить их в банку таким образом, чтобы они не прикасались друг к другу. Также важно, чтобы пластинки были выше банки.

Для приготовления электролита необходимо смешать хлористый аммоний и воду. На 0.1 л жидкости брать 50 г порошка. После чего залить полученную смесь в банку. Также электролит можно сделать из серной кислоты. Раствор должен получится 20%.

Важно! При изготовлении электролита из серной кислоты необходимо вливать кислоту в воду. В противном случае вода вскипит от контакта с кислотой и обе жидкости от реакции будут разбрызганы. При работе с едким веществом необходимо надеть защитные очки и специальные перчатки.

Готовый раствор влить в банку до краев. При составлении таких нескольких элементов можно получить неплохой аккумулятор способный зарядить даже энергозатратное устройство. Данный элемент питания является аналогом солевой батареи, так как схож с ней по составу.

Батарейка из монет

Конструкцию из монет в качестве простейшего гальванического элемента также называют Вольтов столб. Для его изготовления понадобится:

• медные монеты (50 или 10 копеек);
• фольга;
• бумага;
• уксус или очень соленная вода.

Для красоты конструкции необходимо выбирать монеты одного номинала. Также перед экспериментом их ненадолго окунуть в уксус. Это устранит налет и загрязнения. После чего необходимо вырезать из бумаги и фольги элементы по форме монеток. Их количество должно быть на 2 меньше, чем монет.

Вольтов столб собирается так:

1. Бумага смачивается в растворе уксуса или соленной воды и прикрепляется к монетке.
2. Сверху на бумагу кладется круг из фольги.
3. Далее кладется следующая монетка.
4. Этапы повторяются пока не кончатся монеты в выбранном количестве.
5. Конструкция должна получиться такой, чтобы с одного конца была монета (+) последним элементом, а с другого фольга (-).

Чем больше монет будет задействовано в эксперименте, тем больше выдаст батарейка напряжения. Важно понимать, что после эксперимента монеты не будут пригодны для использования. Элементы покрываются ржавчиной.

Заряд возникает из-за того, что помещенный между двумя металлами (фольга и монеты) электролит (уксус или солевой раствор) создает разницу потенциалов.

Батарейка в пивной банке

Для создания батарейки своими руками в пивной банке необходимо взять:

• алюминиевую банку;
• уголь от костра в виде крошки или пыли;
• свечка парафиновая;
• графитный стержень;
• соль и вода;
• пенопласт толщиной более 1 см.

Для начала необходимо отрезать у банки верхушку. После чего изготовить из пенопласта круг, подходящий ко дну банки. В круге необходимо проделать не сквозное отверстие для стержня. Пенопласт поместить на дно банки и воткнуть в него графит. Важно, чтобы стержень стоял ровно по центру банки. Пространство вокруг графитного стержня необходимо заполнить углем.

Важно! Стержень из графита не должен прикасаться к банке.

После чего остается сделать солевой раствор взяв 0.5 литра воды и 3 ст. ложки поваренной соли. Раствор помешать до тех пор, пока кристаллы не растворятся, лучше это делать в теплой воде. Залить электролит в банку и запечатать ее воском. Важно чтобы стержень из графита выглядывал за банку.

Провода подключать к графитовому стержню (катод, плюс), и корпусу банки из алюминия (анод, минус). Для того, чтобы получить напряжение в 3 Вольт, необходимо последовательно подключить не менее 2 банок. Полученной батарейкой можно привезти в действие лампочку, калькулятор и часы. Также их можно заряжать.

Батарейка из картофеля, соли и зубной пасты

Стоит отметить, что батарейка из картошки используется только один раз. Конструкция не рассчитана на многоразовое использование. С помощью нее можно разжечь огонь замыканием проводов.

Для изготовления батарейки своими руками понадобятся компоненты:

• крупная картошка;
• изолированные медные провода;
• зубная паста;
• зубочистки или тонкие щепки;
• поваренная соль.

Картофель необходимо разрезать по длине таким образом, чтобы получить максимально возможную площадь среза. В одной из частей картофеля необходимо сделать углубление с помощью ножа.

В него необходимо насыпать соль и смешать с зубной пастой. Смеси должно быть достаточно, чтобы она доставала до краев лунки. В итоге получится чаша из половинки картофеля, наполненная электролитом.

В другой половине овоща необходимо сделать два отверстия на таком расстоянии, чтобы они оба оказались над электролитом при соединении половинок. В эти отверстия нужно вставить медные провода, предварительно зачистив концы от изоляции на 1-2 см. Две половинки картофеля соединить вместе и закрепить зубочистками.

Необходимо подождать минимум 5 минут. После чего при помощи сведения проводов можно получить искру. Картофельная батарейка поможет устроить костер, поджигая легко воспламеняемые материалы.

Заключение

Все вышеописанные способы создания батареек не являются полноценными их заменителями. Но их вполне можно собирать ради интересного эксперимента для наглядной демонстрации работы и устройства гальванических элементов.

Мощная универсальная бесплотинная микро–ГЭС своими руками

Разработана для эксплуатации на равнинных реках с малыми скоростями течения 0,6 – 0,9 м/с, а с применением ускорителей – от 0,4 м/с.

В настоящее время всё больше стран в мире выделяют колоссальные средства на развитие и внедрение возобновляемых источников энергии, понимая, что получать её посредством сжигания углеводородов – это всё равно, что пилить сук, на котором сидишь. К тому же, этот вид генерации достаточно дорогой и малоэффективный.

Кроме того, мировые торги нефтью контролируются правительством США, значит, развитие собственных источников ВИЭ способствует частичному уходу от долларовой зависимости.

Наиболее популярными являются солнечные и ветровые установки, хотя КПД последних не превышает 15 — 20% — солнце светит только днём, а ветер дует не всегда. Малая гидроэнергетика даёт энергию круглосуточно и стабильно, но несправедливо отодвинута на последнее место.

Доминирует предвзятое мнение, что течение равнинной реки не способно выдать большую мощность, а получать приличную можно лишь при наличии перепада воды, в виде плотины, или скорости течения не менее 2 – х м/с, как в случае горных рек. Практически все конструкции гидроустановок, предлагаемые современным рынком, адаптированы именно к таким условиям эксплуатации, других просто нет. Есть небольшой сегмент в виде нано — ГЭС, но их мощность рассчитана лишь на зарядку сотового телефона. К сожалению, наличие подобных условий в нашей стране весьма ограничено, и равнинные реки, которых подавляющее большинство, никак не подпадают под эту категорию.

Существует три причины, по которым гидроэнергетика признана дорогой и малоэффективной:

• Первая — озвучена выше. Сооружение плотин занятие дорогое и долгосрочное, с большим периодом окупаемости, а желающих жить в горах очень мало.
• Вторая — использование традиционных видов движителей, КПД которых не превышает 30 — 40%, при этом имеют малые обороты вращения, что чревато большими потерями на повышающем редукторе;
• Третья – расчёт мощности потока производиться по старой академической формуле, которая в корне не соответствует истинному положению дел, именно для текущей воды. Официальная наука утверждает, что скорость ветра менее 6,0 м/с и воды менее 1,0 м/с не рентабельны. Ветер при скорости 10,0 м/с и вода при 1,0 м/с способны выдать лишь 0,5 кВт/м2. Это полный абсурд.

Нашей команде удалось выявить и устранить выше перечисленные недостатки в процессе практических испытаний собственных установок. Результаты наших скромных достижений представлены ниже.

Верторная микро – ГЭС

Разработана для эксплуатации на равнинных реках с малыми скоростями течения 0,6 – 0,9 м/с, а с применением ускорителей – от 0,4 м/с. Вес 12 кг, КПД до 70%, в отличие от ортогональной схемы и традиционного винта вращается в два раза быстрее, развивая 90 – 120 об/мин. на холостом ходу.

При скорости воды 0,7 м/с уверенно выдаёт 1,0 кВт/м2 чистой мощности. В реке располагается горизонтально (минимальная глубина 0,5м) или вертикально, если позволяют условия. Обороты основного вала регулируются ступенчато, а мощность — путём увеличения или уменьшения количества рабочих секций. Себестоимость изготовления, в среднем, 3000 рублей за киловатт, без генератора и редуктора.

Семкленовая микро – ГЭС

Представляет из себя новый вид винта, и в отличие от традиционного, вращается в 2,0 – 2,5 раза быстрее. Работает на реках со средними скоростями течения 0,9 – 1,5 м/с, а с ускорителями от 0,6 м/с. Вес 6 кг, КПД 50%, при скорости течения 1,0 м/с уверенно выдаёт 1,7 кВт/м2 чистой мощности.

Обороты вала регулируются ступенчато, а мощность только размерами винта или скоростью течения. Себестоимость изготовления, в среднем, 1000 рублей/1,0 кВт, без генератора и редуктора.

Дополнительная функции и оснастка для эксплуатации микро – ГЭС

1. Из вышесказанного, очевидно, что данные установки способны генерировать большую мощность при малых скоростях течения. Этот факт подтолкнул нас к созданию дополнительной оснастки для работы микро – ГЭС в условиях спокойной воды, т.е. озеро, пруд, залив и т.д. Установка, вращаясь по кругу при определённой постоянной скорости посредством маломощного мотор – редуктора, приводит во вращение движитель, который, в свою очередь, соединён с генератором. Конечная мощность на порядок больше, чем привод.

2. Наши установки, помимо выработки электроэнергии, могут быть использованы как мощный вращательный привод для множества агрегатов и оборудования, например:

• — качать воду из реки с производительностью от нескольких десятков литров до 3 – х м3/час, давление может достигать 2 атмосфер (то есть 2 кг/см.кв.);
• — вращать наждак, сверлильный станок, бетономешалку, дробилку, мини–пилораму, дерево- и металло-обрабатывающие станки максимальной мощностью до 10 кВт, при наличии соответствующих условий эксплуатации. КПД данного привода в 2 – 3 раза выше, чем применение электроинструмента, и безопасно.

3. Большинство равнинных рек имеют слабое течение 0,4 – 0,6 м/с. Для увеличения скорости на нужном участке реки разработаны ускорители потока. Данные конструкции способны ускорить его на 30 – 300%, соответственно, мощность возрастёт в геометрической прогрессии. По форме просты, но достаточно габаритны, можно устанавливать как временно, так и постоянно.

4. Кроме того, обе конструкции адаптированы для работы в зимний период, непосредственно подо льдом. Разработана специальная оснастка, позволяющая функционировать в морозы до — 40 0 .

Подводя итог, следует перечислить все достоинства и преимущества данных микро – ГЭС:

• большая выходная мощность при малых скоростях течения, от 0,4 м/с и более, работают практически на любых равнинных реках;
• способность генерировать электроэнергию в условиях спокойной воды;
• возможность вращения различных видов агрегатов без электроэнергии;
• высокий КПД установок, до 70%;
• малый вес, от 12 кг;
• низкая себестоимость изготовления, от 1000 рублей за 1,0 кВт, без генератора и редуктора;
• способность работать круглый год, зимой и летом.

Серийное производство и реализация данных установок не встретит на рынке жёсткой конкуренции, фактически она отсутствует.

Подобного универсального оборудования нет ни в России, ни в мире. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

ВЕДРОГЭС для Вашего ДОМА

Идея, цель и задача у нас одна получить рабочую мини-ГЭС без реки, ручья или природного водопада. (ВСЕ РЕАЛЬНО и ДАЖЕ ОЧЕНЬ РЕАЛЬНО, самое поразительное по принципу Закона Сохранения Энергии)

Если кто помнит, такой вариант простой “гидроэлектростанции в ящике” (Источник). В Google есть видео, на котором показан интересный электрический генератор с приводом от водяного насоса с электроприводом по адресу: http://www.youtube.com/watch?v=IGpXA6qhH_Q Это очень простое устройство, в котором струя воды из насоса направлена на простое водяное колесо, которое, в свою очередь, вращает электрический генератор переменного тока, питая как насос, так и электрическую лампочку, демонстрируя свободную энергию.Первоначально генератор набирает обороты, приводимый в действие от электросети. Затем, когда он работает нормально, подключение к сети отключается и двигатель / генератор поддерживает себя, а также может включать как минимум одну лампочку. Выход генератора является нормальным током сети от стандартного генератора.

Джеймс Харди (James Hardy) – разработчик и у него есть Патентная заявка США 2007/0018461 А1, опубликованная в 2007 году на его дизайн. В этом приложении он указывает, что основным преимуществом его конструкции является низкий уровень шума, возникающий при работе генератора. На видео и рисунках выше, демонстрация имеет открытый корпус, чтобы показать, как работает генераторная система, но при нормальном использовании отсеки полностью герметичны. В своем документе Джеймс показывает общую систему следующим образом:

Я не могу ответить почему ни кто не заинтересовался подобным устройством. На ресурсе Патрика Келли, эта конструкция отнесена к категории простых. Конечно то, что показано в ролике просто демонстрация. Водяное колесо с лопатками не вызывает уверенности в реализации данной конструкции, с гарантированным рабочим автономным циклом. Многие скажут слишком просто. Я ни когда не занимался таким предметом как ГИДРОСТАТИКА, но погрузившись в тему сделал несколько ошибок ( в терминологии искателей СЭ – наступил на грабли) Меня заинтересовала тема ГЭС а именно микро-ГЭС. Формула определения возможностей падающей воды для ГЭС, изложена во всех академических общеобразовательных трудах. К примеру: Микро ГЭС- методика расчёта

Возвращаемся к мечте микро-ГЭС в ВЕДРЕ! Я изучил тему, отработал систему расчетов и установил, что что сама мысль о создании подобной установки правильная.

А есть ли, возможность иметь гидравлический привод, без перепада высот? Натолкнувшись на один интересный момент в учебнике академической физики, была первоначально отработана и рассчитана возможность создания подобного привода. Первая сборка выявила один существенный просчет гидроконтура. Для работы сопла нужен соответствующий паритет давлений на выходе и в основании сопла. Так же в популярной литературе ни где не популяризируется что ковшовая турбина (Пелтона, Тюрго) имеет эффект удвоенной силы давления струи воды на лопатку турбины, ввиду конструктивных особенностей.

Так же изучен патент канадской торговой марки с их вариантом мобильного гидрогенератора.

Имеется информация, на уровне сороки, что в ВМС США подобные системы являются источниками для заряда больших емкостей боевых лазеров, а в России в одном НИИ экспериментальные автономные гидроустановки с выходной мощностью 5 и 7 МВт. Мы можем только удивляться, верить или нет, только проверять за нас сие никто не будет.

Была собрана пробная установка, искателем первопроходцем, при пуске которой был обнаружен просчет.

В итоге, было найдено решение которое позволяет выполнить устройство в автономном режиме, на насосе небольшой мощности (1,5 кВт на фото)

Ориентировочно сила момента на валу позволяет установить генератор 5-9 кВт. отличие будет только в параметрах устройства названного инженером гидравликом как «простейший гидравлический редуктор»

Отработано решение, при котором насос работает с практически нулевой нагрузкой, для преодоления сопротивления потока жидкости, в основе лежит Парадокс гидравлики.

Примерная стоимость установки по компонентам:

Насос – 355 у.е; Генератор -250 у.е. (12/24В 5 кВт); турбина Пелтона – 120 -200 у.е. Емкость, – 50-100 у.е. (возможно применение простой 200 л железной бочки) Изготовление простейшего гидравлического редуктора до 350-400 у.е.; Инвертор насоса – 210 у.е.; Электрические схемы контроля и управления заряда – 100 у.е. Итого: 1535 у.е. без учета затрат на расчеты, сборку с расходниками по мелочам и наладку (максимально до 2000 у.ё.).

Но при этом вы получаете самоходную гидроэлектростанцию без реки и водопада. Цена за материал в ОНЛАЙН МАГАЗИНЕ: 40-42 у.е. (0,027 от цены на комплектующие описанные в материале) – за информацию и калькулятор расчета * после оплаты ссылка на скачивание.

Для Украины: цена фиксирована 1000 грн. оплатить iPay.ua и я вам вышлю материалы на почту.

В материале все обоснования с примером что решение, которое применено в ВЕДРОГЭС, анолочичным образом применяется инженерами конструкторами в одном НИИ военного направления (информация открыта) ссылки в материале.

Сравнение ВЕДРОГЭС с генератором 5 кВт и СП с макс.мощ. 5 кВт

Так же в материале предложен оригинальный вариант аксиального генератора с постоянными магнитами, по мотивам Генераторов Грамме и Полешко с методикой расчета конструкции.

Попытка создания ВЕДРОГЭСа:

После изучения материала, сами можете увидеть ошибки. При этом автор три сопла втулил на эту кроху. Если насос тогда одно сопло один насос, три сопла три насоса. Но моя критика не обоснована это микро ГЭС на фактический напор воды перепада уровней. Про генератор промолчу, читайте 2 кВт и 4-8 кВт (в проекте).