En outre, dans une vraie grille vers le bas de l’effondrement – c'est-à-dire les scénario de Mad Max, la possibilité de faire des piles de matériaux grappillé peut être utile. Maintenant, avant d’arriver trop excité – si vous obtenez un volt par cellule de batterie vous faites très bien-il faudra un bon nombre de ces cellules pour obtenir toute l’énergie utilisable. Comme je le disais, il n’est pas rentable dans la majorité des situations imaginables.
Dans la vidéo, nous faisons une batterie à l’aide d’un bocal à conserves, certains cuivre, certaines en aluminium et certains Javel forte. Fondamentalement, tout deux différents types de métaux peuvent être placés dans une solution conductrice et vous obtenez une batterie. Dans certaines écoles ils enseignent encore une expérience qui consiste à insérer en cuivre et zinc bandes dans un citron ou une pomme de terre pour faire une pile.
Une fois que vous descendez la chimie de base, n’hésitez pas à expérimenter – j’ai vu instructions pour faire de grandes cellules en aluminium canettes de soda rivés ensemble et inséré dans longs tuyaux de PVC. En ce moment, j’expérimente avec tuyau PVC, tige de terre et pot en aluminium.
Si vous voulez voir la procédure, s’il vous plaît voir la vidéo.
Comme promis dans la vidéo, cet article discute la théorie de batteries un peu plus en détail.
Il s’agit juste d’un court vers le bas et sale – si vous souhaitez plus d’informations, vous pouvez faire une recherche sur internet pour les types suivants de la batterie :
Edison batterie (Nickel, fer)
Cuivre, Zinc, acide (n’importe quel type d’acide acétique dans une batterie de vinaigre, phosphorique dans une batterie de coke)
Cuivre, Zinc, sel (comme les piles de chlore)
Cuivre, Zinc, Air
Cuivre, aluminium, acide
Cuivre, aluminium, sel
Cuivre, aluminium, Air
Fondamentalement
Les atomes métalliques sont maintenues ensemble par les attractions électriques entre les noyaux et les électrons autour des atomes.
Lorsque vous placez une bande de métal dans un verre d’eau, les molécules d’eau interagissent avec les atomes métalliques sur la surface de la bande. Les molécules d’eau sont polaires, ce qui signifie un côté est légèrement positif, et l’autre côté est légèrement négative. C’est parce que les deux atomes d’hydrogène ne sont pas sur les côtés opposés de l’atome d’oxygène, mais sont plutôt dehors environ 105°. Le côté de l’hydrogène est positif, et le côté de l’oxygène est négatif.
À l’endroit où se rencontrent l’eau et le métal, certains des atomes métalliques sont attirés par le côté négatif des molécules d’eau. Cette attraction permet de laisser un ou plusieurs de ses électrons derrière dans la bande de métal et d’autres pour se déplacer dans l’eau, l’atome de métal.
En raison de ce mouvement d’électrons, un atome de métal se retrouve avec une très petite charge électrique négative. Cette accusation minuscule ne tire pas beaucoup sur l’ion métallique qui a laissé la bande. Mais puisqu’il y a grand nombre d’atomes à la surface de la bande de métal, et un grand nombre d’ions métalliques est dans l’eau à un moment donné la bande métallique se termine avec une légère charge négative.
Certains métaux conserver leurs atomes plus étroitement que d’autres. Cela signifie que certaines bandes métalliques deviendra plus négatifs lorsqu’il est placé dans l’eau que les autres.
Si une bande de métal a plus électrons supplémentaires à une autre bande de métal dissemblable, les électrons supplémentaires découleront de la bande de la première à la seconde, jusqu'à ce qu’ils ont tous deux le même chef d’accusation et égale les uns les autres. Toutefois, avant que les électrons peuvent découler d’une bande à l’autre, ils ont besoin d’un chemin conducteur.
Nous leur donnons cette voie lorsque l'on raccorde deux bandes de différents métaux avec un fil. Les électrons traversent alors ce fil, créant un courant électrique.
Accumulateurs (nous allons utiliser cuivre et zinc par exemple)
Dans le cas des bandes de cuivre et de zinc, le cuivre maintient ses atomes plus fortement que ne le fait le zinc. Cela signifie que la bande de zinc est plus négative que la bande de cuivre. Les électrons découleront du zinc, le cuivre.
Lorsque les forces sont équilibrées par la suite, la bande de cuivre se termine avec plus d’électrons que la bande de zinc. La bande de zinc a maintenant moins d’électrons, et il ne peut pas attirer les ions de zinc à la bande.
Si notre batterie viens d’avoir l’eau qui serait la fin de la batterie. Mais cette batterie a l’eau et à un acide. Un acide a un ion hydrogène facilement détaché (dans la vidéo que j’ai mentionner au sujet de solutions ioniques). Ions d’hydrogène sont positifs, et la partie restante de l’acide devienne négative lorsqu’il perd l’ion hydrogène. Dans une batterie faite que vous finiriez avec des ions phosphate de sodium (acide phosphorique) – dans une batterie de vinaigre (acide acétique) vous auriez les ions acétate à gauche.
Quand tous ces ions chargés positivement zinc tomber sur ceux négativement chargé phosphate/acétate ou autres ions acides l’ion phosphate est plus fortement attiré par l’ion de zinc que pour l’ion hydrogène.
L’ion hydrogène chargée positivement est attiré par la bande de cuivre, car la bande de cuivre a les électrons supplémentaires et est donc négative (en face de charges attirer).
Les ions hydrogène attirer les électrons du cuivre et devenir des atomes d’hydrogène neutre. Elles rejoignent en paires à devenir des molécules d’hydrogène et à former des bulles sur la bande de cuivre. Finalement, les bulles deviennent assez grands pour flotter à la surface et laisser le système entièrement. (c’est pourquoi vous évacuer les batteries pour empêcher la collecte de l’hydrogène explosif)
Maintenant la bande de cuivre n’a plus les électrons supplémentaires. Il attire plus de la bande de zinc par le fil de connexion, comme il l’a fait lorsque le câble est branché.
Les ions cuivre à côté de la bande de cuivre ne sont pas comme attirés par la bande comme ils étaient avant. Les ions hydrogène continuer à prendre les électrons qui attire les ions de cuivre. Ces ions sont donc libres de se déplacer à travers le liquide.
À la bande de zinc, les ions de zinc sont retirées, laissant les électrons supplémentaires. Certains de ces électrons traversent le fil dans la bande de cuivre. Mais certains d'entre eux rencontrent les ions cuivre qui arrive de tomber sur la bande de zinc. Ces ions saisir les électrons et deviennent des atomes de cuivre. Nous pouvons voir ces atomes s’accumuler sur la bande de zinc. Ils ressemblent à un film noir, parce que l’oxygène dans l’eau se combine avec le cuivre de l’oxyde de cuivre noir de forme. (Galvanoplastie n’importe qui...)
Finalement, tous du zinc est mangé vers le haut, et l’oxyde de cuivre et de ses tombe dans un tas sous où la bande de zinc utilisé pour être. La batterie est maintenant morte, et aucuns plus d’électrons ne traversent le fil. S’il y n'avait pas beaucoup d’acide dans l’eau, l’acide peut ont été utilisé en premier, laissant le métal. (int la vidéo nous mentionne cela en disant le plus fort, la solution d’eau de Javel plus la batterie mais le moins de temps que cela va durer)
Sels (Air piles)
Lorsque vous utilisez une solution saline plutôt que de l’acide dans l’eau, vous avez une chimie différente.
Sel se décompose en eau pour former des ions sodium positifs et les ions chlorure négatif. Ces ions réduisent l’énergie nécessaire pour que l’eau est divisée en ions hydroxydes (OH-) et des ions hydrogène H + (ions hydrogène rapidement trouver une autre molécule d’eau et créer des ions hydronium H3O +).
À la bande de zinc, l’ion zinc associe quatre ions hydroxyde pour former un ion de zincate (Zn(OH)42-), laissant deux électrons sur la bande de zinc. Les ions chlore de sel puis les combiner avec les restes des ions hydronium lorsque les ions hydroxyde ont été emmenées par le zinc et de former de l’acide chlorhydrique.
Sur la bande de cuivre, quatre électrons se combinent avec l’oxygène dissous dans l’eau et deux molécules d’eau pour former quatre ions hydroxydes. Les ions sodium du sel se combinent avec ces ions hydroxyde de faire d’hydroxyde de sodium. (C’est la chimie derrière le générateur de chlore de 12 volts d’une vidéo plus tôt)
L’acide chlorhydrique et l’hydroxyde de sodium se combinent en sel. Le sel est donc simplement dans l’image comme un moyen de déplacer des charges par le biais de l’eau. Il n’est pas épuisé.
Nous pouvons résumer ce qui se passe à la bande de zinc (appelée l’anode de cette façon
Zn + 4OH-⇒ Zn (OH) 42 - + 2e-
4 Cl - + 4H2O ⇒ 4HCl + 4OH-
Zn (OH) 42-⇒ ZnO + H2O + 2OH-
Pour la bande de cuivre (appelée la cathode) nous avons :
O2 + 2H2O + 4e-⇒ 4OH -
4NA + + 4OH-⇒ 4NaOH
C’est pourquoi on l’appelle parfois une batterie zinc-air. L’oxygène de l’air est de combiner avec le zinc.
L’électrode de cuivre est juste là pour mener les électrons et ne participe pas à la chimie. Il peut être remplacé par une tige de carbone.
Vous remarquerez peut-être qu’après un court alors que, l’oxygène de la batterie est épuisée, et le courant (et donc la luminosité de la LED) commencent à diminuer. En remuant à l’aide de l’eau salée de mettre plus d’oxygène dans l’eau et la LED obtient encore vive.