Groetjes de bewoners van onze site!
De olieproductie wordt van jaar tot jaar steeds complexer en de brandstof die eruit wordt gewonnen, wordt steeds duurder. In de EU-landen dreigen ze over het algemeen te stoppen met het produceren van benzinemotoren, ze willen alle voertuigen vervangen door elektrische auto's. Maar lithiumbatterijen zijn nog steeds verre van ideaal, en ze hebben trouwens geen haast om helemaal ideaal te worden. In het beste geval is het met een enkele lading van een lithiumbatterij mogelijk om een afstand van maximaal 700 km af te leggen, waarna u de batterij ongeveer een week moet opladen en als u een gewoon stopcontact gebruikt om op te laden, kost dit over het algemeen veel tijd. En stel je eens voor wat er zal gebeuren als iedereen zijn elektrische auto's constant gaat opladen, wat een enorme belasting van het elektriciteitsnet zal zijn en hoeveel spanning er zal wegvloeien. Over het algemeen is de toekomst van lithiumbatterijen nog steeds vrij vaag en elk jaar wordt er steeds meer onderzoek gedaan naar het zoeken naar nieuwe batterijopties.
Zoals u weet, is aluminium het meest energie-intensieve metaal. Al in onze tijd op sommige prototypes van aluminium batterijen kun je ongeveer 2000 km rijden zonder op te laden, en het opladen van dit type batterij duurt slechts 15 minuten, waarna je ongeveer 2000 km verder kunt gaan.
Het opladen van aluminium batterijen verschilt van het opladen van lithiumbatterijen. Toch zit er niets ingewikkelds in, je hoeft alleen maar een nieuw aluminium te plaatsen, de elektrolyt uit te gieten en een nieuwe elektrolyt in te gieten, alles is in wezen hetzelfde als benzine een auto, alleen dit is een elektrische auto en er zijn geen belastingen op het elektriciteitsnet. Bovendien hoef je geen enorm aantal stopcontacten te produceren met draden met een enorme doorsnede om al deze elektrische auto's op te laden.
Maar niet alles is hier zo soepel. Elektriciteit halen uit aluminium is helemaal niet zo eenvoudig als we zouden willen. Laten we eerst eens kijken wat het principe van een aluminium-luchtbatterij is.
Om zo'n batterij te laten werken, zijn 2 elektroden nodig: één natuurlijk van aluminium en de tweede van grafiet. Beide elektroden bevinden zich in een elektrolytoplossing.
Zout (NaCl) kan worden gebruikt als elektrolyt, maar hiermee kun je de spanning verhogen tot ongeveer 0,7V. Alkaline elektrolyt (NaOH) spanning kan al meer worden verhoogd tot ongeveer 1V.
Tijdens de chemische reactie wordt aluminium bedekt met een laag aluminiumhydroxide (Al (OH) 3), die geleidelijk naar de bodem van de tank zinkt. En op het oppervlak van de grafietelektrode worden waterstofbellen gevormd, die op hun beurt leiden tot een toename van de weerstand en een daling van de spanning, dit proces wordt polarisatie genoemd.
Het eerste probleem met het neerslaan van aluminiumhydroxide kan worden verholpen door simpelweg de capaciteit te vergroten waar het verbruikte product zal bezinken, maar het tweede probleem kan worden verholpen door een depolariserende massa op basis van mangaanoxide, die tijdens bedrijf in mangaanhydroxide zal veranderen.
We hebben zelfs een gewone alkalinebatterij gekregen, maar alleen een hele grote. Maar er ontstaat een nieuw probleem. Feit is dat ook mangaanoxide wordt geconsumeerd en dat het ook moet worden veranderd. En we moeten ervoor zorgen dat alleen aluminium wordt gebruikt. Neem hiervoor zuurstof uit de omgevingslucht. Hier begint de aluminium-luchtbatterij. Een van de muren moet gewoon worden vervangen door een gasdoorlatend membraan en de grafietelektrode moet worden vervangen door een mengsel van grafiet en mangaanoxide met platina of zilveren nanodeeltjes.
Mangaanoxide met edelmetaal nanodeeltjes reageert niet, maar werkt als katalysator waardoor waterstof uit de elektrolyt door zuurstof in de lucht wordt geoxideerd.
De technologie voor het produceren van mangaanoxide met insluitingen van zilveren nanodeeltjes is in principe niet ingewikkeld en kan onder ambachtelijke omstandigheden worden uitgeprobeerd. Maar in dit artikel zullen we bespreken hoe u de meest budgetoptie kunt maken voor een batterij die energie ontvangt van aluminium. De volgende instructies zijn afkomstig van het Fiery TV-kanaal YouTube. Meer details in de originele video van de auteur:
De maximale budgetversie van grafiet zijn inzetstukken voor zomerbussen voor trolleybussen. Ze zijn absoluut gratis te vinden bij de laatste haltes van de trolleybus, of je kunt ze kopen, ze zijn niet duur, de auteur vond ze te koop voor 22 roebel per stuk.
Vervolgens hebben we een alkali nodig. Hier is een hulpmiddel voor het reinigen van pijpen in zijn samenstelling die honderd procent natriumalkali bevat.
Om de alkalireactie te starten, hebben we een klein beetje nodig, 1 g alkali per 0,5 l water is voldoende.
Laten we eerst eens kijken of een grafietelektrode echt nodig is in deze batterij. Laten we voor ervaring deze roestvrijstalen elektrode nemen.
Nu plaatsen we de aluminium plaat en de roestvrijstalen elektrode in de alkali, verbinden we de multimeter en kijken we hoeveel volt het blijkt.
Zoals je kunt zien, bleek het ongeveer 1,4V te zijn. Laten we nu de kortsluitstroom controleren.
Kortsluitstroom bleek in de buurt van 20mA. Welke conclusies kunnen worden getrokken: theoretisch is het onder extreme omstandigheden mogelijk om een batterij van roestvrijstalen bekers en aluminiumfolie samen te stellen.
Vervolgens hebben we een koperen elektrode gemaakt van elektrisch koper.
Zoals we kunnen zien, bleek de spanning iets hoger te zijn dan 1,4 V, maar de kortsluitstroom was eerst hoog, maar toen begon deze vrij snel te verzakken en het koper begon ook bedekt te worden met een donkere coating, hoogstwaarschijnlijk werd dit effect veroorzaakt door onzuiverheden in het water, omdat water In dit experiment nam de auteur een tik van een tik.
Dompel nu de grafietelektrode onder in de elektrolytoplossing.
Met deze elektrode werd een spanning van 1,3 V verkregen, de kortsluitstroom stopte in het gebied van 17 mA. Op het eerste gezicht lijkt het erop dat de roestvrijstalen elektrode efficiënter is, maar het oppervlak van de roestvrijstalen elektrode is groter, dus het is nog niet bekend welk grafiet of roestvrij staal beter is.
Omdat grafiet een vrij grote weerstand heeft, moet je er op de een of andere manier mee omgaan. Het is noodzakelijk om elektroden te maken van een materiaal dat goed geleidt, en grafiet mag zich alleen op het oppervlak bevinden.Er werd besloten om door het grafiet te boren en in de resulterende gaten de draad voor de m6-bouten af te snijden.
Het resultaat is een stalen elektrode met een grafietschaal.
De weerstand van niet geboord grafiet is ongeveer 4,5 ohm, maar van geboord grafiet is ongeveer 1,7 ohm.
Op het eerste gezicht zal een afname van de weerstand en bijgevolg de effectiviteit van de structuur toenemen. Bij verdere experimenten gebruiken we gedestilleerd water.
Het eerste experiment met een elektrolyt, waarbij 4 g alkali per 1 liter water.
Kortsluitstroom bleek 150mA. De volgende elektrolyt heeft een concentratie van 6 g alkali per 1 liter. Enzovoort, elke keer dat we de concentratie met 2 g verhogen totdat we een concentratie bereiken waarbij de stroom niet zal toenemen.
Ook al heeft zo'n eenvoudige batterij geen groot stroomrendement, maar zo'n batterij kan heel lang werken en elk aluminium kan worden gebruikt als elektroden, die gemakkelijk kunnen worden gesmolten tot elektroden van elke vorm, bijvoorbeeld aluminium blikjes diverse alcoholische en niet-alcoholische dranken, chocoladefolie etc.
Dientengevolge, na alle experimenten met verschillende concentraties elektrolyt, wordt het duidelijk dat het met dit ontwerp van de batterij geen zin heeft om meer dan 12 g alkali toe te voegen aan 1 liter water, dat wil zeggen, we krijgen ongeveer 1% oplossing.
Vervolgens monteerde de auteur nog een clip, bestaande uit 3 elektroden.
Twee batterijen geven een hogere spanning en minder verlies, dus het resultaat is beter.
Laten we nu een emmer elektrolyt nemen, een groot stuk aluminium en 2 roestvrijstalen elektroden.
In een emmer een elektrolytconcentratie van 10 g / 1 l. Piekstroom 1.3A, het zakte naar 520mA. Met al het enorme oppervlak van roestvrij staal was het niet te vergelijken met grafiet, omdat het met grafiet 600mA bleek te zijn. Overigens komt er tijdens de reactie waterstof vrij, die ook kan worden opgevangen en gebruikt als energiebron. Kortom, er is ruimte om te groeien. Dat is het voor nu. Bedankt voor je aandacht. Tot binnenkort!