hilsener innbyggerne på nettstedet vårt!
Fra år til år blir oljeproduksjonen stadig mer kompleks, og drivstoffet som oppnås fra det blir mer og mer kostbart. I EU-landene truer de generelt med å slutte å produsere bensinmotorer, de ønsker å erstatte alle kjøretøyer med elbiler. Men litiumbatterier er fremdeles langt fra ideelle, og forresten har de ingen hast med å bli ideelle i det hele tatt. I beste fall vil det på en enkelt lading av et litiumbatteri være mulig å dekke en avstand på maksimalt 700 km, hvoretter du må lade batteriet i omtrent en uke, og hvis du bruker et vanlig stikkontakt for lading, tar det generelt mye tid. Og du kan bare forestille deg hva som vil skje hvis alle kontinuerlig begynner å lade elbilene sine, hvilke enorme belastninger på strømnettet vil være og hvor mye spenning vil renne. Generelt er fremtiden for litiumbatterier fremdeles ganske vag, og hvert år blir mer og mer forskning viet til søket etter nye batterialternativer.
Som du vet er det mest energikrevende metallet aluminium. Allerede i vår tid på noen prototyper av aluminiumsbatterier kan du kjøre cirka 2000 km uten å lade, og å lade denne typen batteri tar bare 15 minutter, hvoretter du kan gå videre i omtrent 2000 km.
Å lade aluminiumsbatterier skiller seg fra lade litiumbaserte batterier. Likevel er det ingenting komplisert i det, du trenger bare å sette inn et nytt aluminium, helle ut elektrolytten og helle i en ny elektrolytt, alt er egentlig det samme som bensin en bil, bare dette er en elbil, og det er ingen belastninger på strømnettet. I tillegg trenger du ikke å produsere et stort antall stikkontakter med ledninger med et enormt tverrsnitt for å lade alle disse elbilene.
Men ikke alt er så glatt her. Å få strøm fra aluminium er slett ikke så enkelt som vi ønsker. La oss først finne ut hva prinsippet med aluminium-luftbatteri er.
For at et slikt batteri skal begynne å fungere, vil det være behov for 2 elektroder: en naturlig fra aluminium, og den andre fra grafitt. Begge disse elektrodene er i en elektrolyttløsning.
Salt (NaCl) kan brukes som elektrolytt, men med den kan du heve spenningen til omtrent 0,7V. Alkalisk elektrolytt (NaOH) spenning kan heves allerede mer, til omtrent 1V.
Under den kjemiske reaksjonen blir aluminium belagt med et lag aluminiumhydroksyd (Al (OH) 3), som gradvis synker til bunnen av tanken. Og på overflaten av grafittelektroden dannes det hydrogenbobler, som igjen fører til en økning i motstand og et fall i spenning, kalles denne prosessen polarisering.
Det første problemet med utfelling av aluminiumhydroksyd kan elimineres ved ganske enkelt å øke kapasiteten der det brukte produktet vil bosette seg, men det andre problemet kan bli hjulpet av en depolariserende masse basert på manganoksyd, som vil bli til manganhydroksid under drift.
Vi har faktisk et vanlig alkalisk batteri, men bare et veldig stort. Men et nytt problem oppstår. Fakta er at manganoksid også forbrukes, og det må også endres. Og vi må sørge for at bare aluminium blir brukt. For å gjøre dette, ta oksygen fra luften rundt. Det er her aluminium-luftbatteriet begynner. En av veggene trenger bare å byttes ut med en gassgjennomtrengelig membran, og grafittelektroden må byttes ut med en blanding av grafitt og manganoksid med platina eller sølv nanopartikler.
Manganoksyd med nanopartikler av edelmetall reagerer ikke, men fungerer som en katalysator, på grunn av hvilken hydrogen fra elektrolytten oksideres av oksygen i luften.
Teknologien for å produsere manganoksid med inkludering av sølv nanopartikler er i prinsippet ikke komplisert og kan prøves under håndverksmessige forhold. Men i denne artikkelen vil vi diskutere hvordan du får mest mulig budsjettalternativ for et batteri som mottar energi fra aluminium. Følgende instruksjoner er hentet fra Fiery TV-kanalen YouTube. Flere detaljer i den opprinnelige videoen til forfatteren:
Den maksimale budsjettversjonen av grafitt er sommerkontaktinnsatser for trolleybusser. Du kan finne dem helt gratis på de endelige trolleybusstoppene, eller du kan kjøpe dem, de er ikke dyre, forfatteren fant dem til salgs på 22 rubler per stykk.
Deretter trenger vi en alkali. Her er et verktøy for rengjøring av rør i sammensetningen inneholder hundre prosent natriumalkali.
For å starte alkalireaksjonen trenger vi bare litt, 1 g alkali per 0,5 l vann vil være nok.
Først av alt, la oss sjekke om en grafittelektrode virkelig er nødvendig i dette batteriet. For erfaring, la oss ta denne rustfrie stålelektroden.
Nå setter vi aluminiumsplaten og den rustfrie stålelektroden i alkalien, kobler multimeteret og ser hvor mange volt det viser seg.
Som du ser, viste det seg å være omtrent 1,4V. La oss nå sjekke kortslutningsstrømmen.
Kortslutningsstrøm viste seg i området 20mA. Hvilke konklusjoner kan trekkes: teoretisk under ekstreme forhold er det mulig å sette sammen et batteri av rustfritt stålkrus og aluminiumsfolie.
Neste gang vil vi ha en kobberelektrode laget av elektrisk kobber.
Som vi kan se viste det seg at spenningen var litt høyere enn 1.4V, men kortslutningsstrømmen var først høy, men da begynte den å synke ganske raskt og kobberet begynte også å bli dekket med et mørkt belegg, mest sannsynlig var denne effekten forårsaket av urenheter i vannet, siden I dette eksperimentet tok forfatteren et trykk fra et trykk.
Senk nå grafittelektroden i elektrolyttløsningen.
Med denne elektroden ble det oppnådd en spenning på 1,3 V, kortslutningsstrømmen stoppet i området 17 mA. Ved første øyekast ser det ut til at elektroden i rustfritt stål er mer effektiv, men overflaten til den rustfrie elektroden er større, så det er foreløpig ikke kjent hvilken grafitt eller rustfritt stål som er bedre.
Siden grafitt har en ganske stor motstand, må du på en eller annen måte takle den. Det er nødvendig å lage elektroder av et materiale som leder godt, og grafitt skal bare være på overflaten.Det ble besluttet å bore gjennom grafitten, og i de resulterende hullene kutte tråden til m6-boltene.
Resultatet er en stålelektrode med et grafittskall.
Motstanden til ikke boret grafitt er omtrent 4,5 ohm, men for boret grafitt er omtrent 1,7 ohm.
På ansiktet vil en reduksjon i motstand, og følgelig effektiviteten av strukturen øke. I ytterligere eksperimenter vil vi bruke destillert vann.
Det første eksperimentet med en elektrolytt, hvor 4 g alkali per 1 liter vann.
Kortslutningsstrømmen viste seg å være 150mA. Den neste elektrolytten har en konsentrasjon på 6 g alkali per 1 liter. Vel og så videre, hver gang øker vi konsentrasjonen med 2 g til vi når en konsentrasjon hvor strømmen ikke vil øke.
Selv om et så enkelt batteri ikke har en stor strømeffektivitet, men et slikt batteri kan fungere i veldig lang tid, og alt aluminium kan brukes som elektroder, som lett kan smeltes til elektroder av hvilken som helst form, for eksempel aluminiumsbokser forskjellige alkoholholdige og alkoholfrie drikker, sjokoladefolie, etc.
Som et resultat, etter alle eksperimentene med forskjellige konsentrasjoner av elektrolytt, blir det klart at med denne utformingen av batteriet er det ingen mening å tilsette mer enn 12 g alkali til 1 liter vann, det vil si at vi får omtrent 1% løsning.
Så samlet forfatteren et nytt klipp, bestående av 3 elektroder.
To batterier gir høyere spenning og mindre tap, så resultatet blir bedre.
La oss ta en bøtte med elektrolytt, et stort stykke aluminium og 2 rustfrie stålelektroder.
I en bøtte, en elektrolyttkonsentrasjon på 10g / 1l. Toppstrøm 1,3A, det falt til 520mA. Med alt det enorme området av rustfritt stål, sammenlignet det ikke med grafitt, fordi det viste seg å være 600 mA med grafitt. Forresten frigjøres hydrogen under reaksjonen, som også kan samles og brukes som energikilde. Kort sagt, det er rom for å vokse. Det er alt for nå. Takk for oppmerksomheten. Vi ses snart!