Zdravím obyvatelům našich stránek!
Z roku na rok se produkce ropy stává stále složitější a palivo z ní získávané je stále dražší. V zemích EU obecně hrozí, že přestanou vyrábět benzínové motory, chtějí nahradit všechna vozidla elektromobily. Ale lithiové baterie nejsou ani zdaleka ideální a mimochodem, v žádném spěchu není vůbec ideální. V nejlepším případě bude možné na jedno nabití lithiové baterie ujet vzdálenost nejvýše 700 km, po které budete muset nabít baterii asi týden, a pokud k nabíjení použijete běžnou zásuvku, bude to obvykle trvat hodně času. A vy si jen představujete, co se stane, když všichni začnou neustále nabíjet své elektromobily, jaké velké zatížení v rozvodné síti bude a kolik napětí bude odtékat. Budoucnost lithiových baterií je obecně stále velmi neurčitá a každoročně se stále více výzkumu věnuje hledání nových možností baterií.
Jak víte, nej energeticky nejnáročnějším kovem je hliník. Již v naší době dokážou některé prototypy hliníkových baterií projet asi 2000 km bez dobíjení a dobití tohoto typu baterie trvá pouze 15 minut, po čemž můžete jít dále asi 2000 km.
Dobíjení hliníkových baterií se liší od dobíjení lithiových baterií. Přesto v tom není nic komplikovaného, stačí vložit nový hliník, vylít elektrolyt a vylit do nového elektrolytu, vše je v podstatě stejné jako benzín auto, jedná se pouze o elektrické auto a na elektrické síti není žádná zátěž. Kromě toho nemusíte vyrábět obrovské množství vývodů s dráty s velkým průřezem, abyste mohli nabíjet všechna tato elektromobily.
Ale ne všechno je tady tak hladké. Získání elektřiny z hliníku není vůbec tak snadné, jak bychom chtěli. Nejprve pojďme zjistit, jaký je princip hliníkové vzduchové baterie.
Aby taková baterie mohla začít fungovat, budou zapotřebí 2 elektrody: jedna přirozeně z hliníku a druhá z grafitu. Obě tyto elektrody jsou v roztoku elektrolytu.
Jako elektrolyt lze použít sůl (NaCl), ale s tím můžete zvýšit napětí na přibližně 0,7 V. Napětí alkalického elektrolytu (NaOH) lze zvýšit již více, na přibližně 1V.
Během chemické reakce je hliník potažen vrstvou hydroxidu hlinitého (Al (OH) 3), který se postupně klesá ke dnu nádrže. A na povrchu grafitové elektrody se vytvářejí vodíkové bubliny, které zase vedou ke zvýšení odporu a poklesu napětí, tento proces se nazývá polarizace.
První problém se srážením hydroxidu hlinitého lze eliminovat pouhým zvýšením kapacity, ve kterém se vyčerpaný produkt usadí, ale druhému problému může pomoci depolarizační hmota na bázi oxidu manganičitého, která se během provozu změní na hydroxid manganičitý.
Ve skutečnosti jsme dostali obyčejnou alkalickou baterii, ale pouze velmi velkou. Vzniká však nový problém. Faktem je, že se také spotřebovává oxid manganičitý a bude se také muset změnit. A musíme zajistit, aby se spotřeboval pouze hliník. K tomu použijte kyslík z okolního vzduchu. Zde začíná hliníková vzduchová baterie. Jedna ze stěn musí být nahrazena membránou propustnou pro plyn a grafitová elektroda musí být nahrazena směsí grafitu a oxidu manganu s nanočásticemi platiny nebo stříbra.
Oxid manganu s nanočásticemi vzácných kovů nereaguje, ale působí jako katalyzátor, díky čemuž je vodík z elektrolytu oxidován kyslíkem ve vzduchu.
Technologie výroby oxidu manganu s inkluzem nanočástic stříbra není v zásadě složitá a lze ji vyzkoušet v řemeslných podmínkách. V tomto článku však probereme, jak co nejvýhodněji využít baterii, která přijímá energii z hliníku. Následující pokyny jsou převzaty z televizního kanálu Fiery TV YouTube. Více informací v původním videu autora:
Maximální rozpočet verze grafitu jsou letní kontaktní vložky pro trolejbusy. Na konečných trolejbusových zastávkách je najdete zcela zdarma, nebo si je můžete koupit, nejsou drahé, autor je našel na prodej za 22 rublů za kus.
Dále potřebujeme zásadu. Zde je nástroj pro čištění potrubí ve svém složení obsahuje stoprocentní alkalickou sodík.
K zahájení alkalické reakce potřebujeme jen trochu, stačí 1 g alkálie na 0,5 l vody.
Nejprve si zkontrolujeme, zda je v této baterii skutečně potřebná grafitová elektroda. Pro zkušenost vezmeme tuto elektrodu z nerezové oceli.
Nyní vložíme hliníkovou desku a elektrodu z nerezové oceli do alkálie, připojíme multimetr a uvidíme, kolik voltů se ukáže.
Jak vidíte, ukázalo se, že to bylo asi 1,4V. Nyní zkontrolujeme zkratový proud.
Zkratový proud se ukázal v oblasti 20 mA. Jaké závěry lze vyvodit: teoreticky v extrémních podmínkách je možné sestavit baterii z nerezových hrnků a hliníkové fólie.
Dále budeme mít měděnou elektrodu vyrobenou z elektrické mědi.
Jak můžeme pozorovat, napětí se ukázalo být mírně vyšší než 1,4 V, ale zkratový proud byl zpočátku vysoký, ale pak se začal poměrně rychle prohýbat a měď se také začala zakrývat tmavou vrstvou, nejpravděpodobněji byl tento účinek způsoben nečistotami ve vodě, protože V tomto experimentu autor poklepal z kohoutku.
Nyní ponořte grafitovou elektrodu do roztoku elektrolytu.
S touto elektrodou bylo získáno napětí 1,3 V, zkratový proud se zastavil v oblasti 17 mA. Na první pohled se zdá, že elektroda z nerezové oceli je účinnější, ale její povrchová plocha je větší, takže není dosud známo, který grafit nebo nerezová ocel je lepší.
Protože grafit má poměrně velký odpor, musíte se s ním nějak vypořádat. Elektrody je nutné vyrobit z dobře vodivého materiálu a grafit by měl být pouze na jeho povrchu.Bylo rozhodnuto vrtat grafitem a ve výsledných otvorech řezat závit pro šrouby m6.
Výsledkem je ocelová elektroda s grafitovým pláštěm.
Odpor nevrtaného grafitu je asi 4,5 Ohmu, ale vrtaného grafitu je asi 1,7 Ohmu.
Na obličeji se sníží odpor a následně i účinnost struktury. V dalších experimentech budeme používat destilovanou vodu.
První experiment s elektrolytem, ve kterém 4 g zásady na 1 litr vody.
Zkratový proud byl 150 mA. Další elektrolyt má koncentraci 6 g zásady na 1 litr. Dobře a tak dále, pokaždé zvyšujeme koncentraci o 2 g, dokud nedosáhneme koncentrace, při které se proud nezvýší.
I když taková jednoduchá baterie nemá velkou proudovou účinnost, ale taková baterie může pracovat velmi dlouhou dobu a jakýkoli hliník může být použit jako elektrody, které lze snadno roztavit na elektrody jakéhokoli tvaru, například hliníkové plechovky. různé alkoholické a nealkoholické nápoje, čokoládová fólie atd.
Výsledkem je, že po všech experimentech s různými koncentracemi elektrolytu je zřejmé, že při této konstrukci baterie nemá smysl přidávat více než 12 g alkálie do 1 litru vody, to znamená, že získáme asi 1% roztok.
Poté autor sestavil další klip, skládající se ze 3 elektrod.
Dvě baterie poskytují vyšší napětí a menší ztráty, takže výsledek je lepší.
Nyní si vezměte kbelík s elektrolytem, velký kus hliníku a 2 elektrody z nerezové oceli.
V kbelíku je koncentrace elektrolytu 10 g / ll. Špičkový proud 1,3A, klesl na 520 mA. Se všemi obrovskými oblastmi z nerezové oceli se neporovnávala s grafitem, protože u grafitu se ukázalo, že je 600 mA. Mimochodem, vodík se během reakce uvolňuje, který lze také shromažďovat a používat jako zdroj energie. Stručně řečeno, existuje prostor pro růst. To je prozatím vše. Děkuji za pozornost. Uvidíme se brzy!