ברכות תושבי האתר שלנו!
משנה לשנה, ייצור הנפט הופך למורכב יותר ויותר והדלק שמתקבל ממנו הופך להיות יקר יותר ויותר. במדינות האיחוד האירופי הם בדרך כלל מאיימים להפסיק לייצר מנועי בנזין, הם רוצים להחליף את כל הרכבים במכוניות חשמליות. אבל סוללות ליתיום עדיין רחוקות מלהיות אידיאליות, ואגב, הן לא ממהרות להפוך לאידיאליות בכלל. במקרה הטוב, בטעינה יחידה של סוללת ליתיום ניתן יהיה לכסות מרחק של מקסימום 700 ק"מ, לאחר מכן תצטרך להטעין את המצבר למשך כשבוע. אם אתה משתמש במוצא רגיל להטענה, זה בדרך כלל לוקח הרבה זמן. ואתה רק מדמיין מה יקרה אם כולם יתחילו לטעון כל הזמן את המכוניות החשמליות שלהם, מה יהיו העומסים העצומים ברשת החשמל וכמה מתח יתנקז. באופן כללי, עתידם של סוללות ליתיום עדיין די מעורפל וכל שנה יותר ויותר מחקר מוקדש לחיפוש אחר אפשרויות סוללה חדשות.
כידוע, המתכת עתירת האנרגיה היא האלומיניום. כבר בזמננו על כמה אבות טיפוס של סוללות אלומיניום אתה יכול לנסוע כ 2000 ק"מ ללא טעינה. הטעינה של סוללה מסוג זה אורכת 15 דקות בלבד, ואחריה אתה יכול להמשיך הלאה כ 2000 ק"מ.
טעינת סוללות אלומיניום שונה מנטענות של סוללות מבוססות ליתיום. עם זאת, אין בזה שום דבר מורכב, אתה רק צריך להכניס אלומיניום חדש, לשפוך את האלקטרוליט ולשפוך אליו אלקטרוליט חדש, הכל בעצם זהה לבנזין מכונית, רק זו מכונית חשמלית, ואין עומסים ברשת החשמל. בנוסף, אינך צריך לייצר מספר עצום של שקעים עם חוטים עם חתך ענק כדי לטעון את כל המכוניות החשמליות הללו.
אבל לא הכל כל כך חלק כאן. השגת חשמל מאלומיניום אינה כה קלה כפי שהיינו רוצים. ראשית, בואו להבין מה העיקרון של סוללת אלומיניום-אוויר.
בכדי שסוללה כזו תתחיל לעבוד, יהיה צורך ב -2 אלקטרודות: אחת באופן טבעי מאלומיניום, והשנייה מגרפיט. שתי האלקטרודות הללו נמצאות בפתרון אלקטרוליט.
מלח (NaCl) יכול לשמש כאלקטרוליט, אך בעזרתו תוכלו להעלות את המתח לכ- 0.7 וולט. ניתן להעלות את המתח האלקטרוליטי האלקוליטי (NaOH) כבר יותר, לערך 1 וולט.
במהלך התגובה הכימית מצופה אלומיניום בשכבה של אלומיניום הידרוקסיד (Al (OH) 3) אשר שוקע בהדרגה לתחתית המיכל. ועל פני האלקטרודה האלקטרודה נוצרות בועות מימן, אשר בתורן מביאות לעלייה בהתנגדות ולירידה במתח, תהליך זה נקרא קיטוב.
ניתן לבטל את הבעיה הראשונה עם משקעים של אלומיניום הידרוקסיד על ידי פשוט להגדיל את הקיבולת שבה יתיישב המוצר שהוצא, אך את הבעיה השנייה ניתן לסייע במסה מפולרת על בסיס תחמוצת מנגן, אשר תהפוך להידרוקסיד מנגן במהלך הפעולה.
למעשה קיבלנו סוללה אלקליין רגילה, אך רק סוללה גדולה מאוד. אך מתעוררת בעיה חדשה. העובדה היא שגם תחמוצת המנגן נצרכת וגם יהיה עליה לשנות אותה. ואנחנו צריכים להבטיח שרק אלומיניום מוציא. לשם כך, קח חמצן מהאוויר שמסביב. כאן מתחילה סוללת האלומיניום-אוויר. רק אחד הקירות צריך להחליף קרום חדיר לגז, ויש להחליף את אלקטרודת הגרפיט בתערובת של גרפיט ותחמוצת מנגן עם חלקיקים מפלטינה או כסף.
תחמוצת המנגן עם חלקיקי מתכת אציליים אינה מגיבה, אלא פועלת כזרז, שבגללו מתחמצן מימן מהאלקטרוליט על ידי חמצן באוויר.
הטכנולוגיה לייצור תחמוצת מנגן עם תוספות של חלקיקים מכסף אינה עקרונית ואינה ניתנת לנסיון בתנאים מלאכותיים. אבל במאמר זה נדון כיצד להפיק את האפשרות התקציבית ביותר עבור סוללה שמקבלת אנרגיה מאלומיניום. ההוראות שלהלן נלקחות מערוץ הטלוויזיה Fiery YouTube. פרטים נוספים בסרטון המקורי של המחבר:
הגרסה התקציבית המקסימלית של גרפיט היא תוספות קשר בקיץ לאוטובוסים עם טרולי. אתה יכול למצוא אותם בחינם לחלוטין בתחנות הטרוליבוס הסופיות, או שאתה יכול לקנות אותם, הם לא יקרים, המחבר מצא אותם למכירה במחיר של 22 רובל.
בשלב הבא, אנו זקוקים לאלקלי. להלן כלי לניקוי צינורות בהרכבו מכיל מאה אחוז נתרן אלקלי.
כדי להתחיל בתגובת האלקלי, אנו זקוקים רק לקצת, 1 גרם של אלקלי לכל 0.5 ליטר מים יספיקו.
ראשית, בואו נבדוק האם באמת צריך אלקטרודה גרפיט בסוללה זו. לניסיון, בואו ניקח את האלקטרודה הנירוסטה הזו.
עכשיו הכנסנו את לוחית האלומיניום ואלקטרודה הנירוסטה לאלקלי, מחברים את המולטימטר ורואים כמה וולט מסתבר.
כפי שניתן לראות, התברר שזה היה בערך 1.4 וולט. עכשיו בואו נבדוק את זרם הקצר.
זרם הקצר הקצר התגלה באזור 20mA. אילו מסקנות ניתן להסיק: באופן תיאורטי בתנאים קיצוניים אפשר להרכיב סוללה של ספלי נירוסטה ונייר אלומיניום.
הבא יהיה לנו אלקטרודה נחושת העשויה נחושת חשמלית.
כפי שאנו יכולים לראות, המתח התגלה כגבוה יותר מ -1.4 וולט, אך הזרם הקצר היה בתחילה גבוה, אך אז הוא החל לשקוע די מהר והנחושת החלה להתכסות גם בציפוי כהה, ככל הנראה השפעה זו נגרמה על ידי זיהומים במים, שכן בניסוי זה, המחבר הוציא ברז מהברז.
כעת טבלו את אלקטרודת הגרפיט בתמיסת האלקטרוליט.
באמצעות אלקטרודה זו הושג מתח של 1.3 וולט, זרם הקצר הקצר נעצר באזור של 17 mA. במבט ראשון נראה כי האלקטרודה מפלדת אל חלד יעילה יותר, אך שטח הפנים של האלקטרודה האל חלד גדול יותר, כך שעדיין לא ידוע איזו גרפיט או נירוסטה עדיפים.
מכיוון שלגרפיט יש התנגדות גדולה למדי, אתה צריך איכשהו להתמודד עם זה. יש צורך לייצר אלקטרודות מחומר המוליך היטב, וגרפיט צריך להיות רק על פני השטח שלו.הוחלט לקדוח דרך הגרפיט, ובחורים שהתקבלו חתכו את החוט לברגי m6.
התוצאה היא אלקטרודת פלדה עם מעטפת גרפיט.
ההתנגדות של גרפיט שלא נקדח היא כ- 4.5 אוהם, אולם של גרפיט קדח הוא כ- 1.7 אוהם.
על הפנים, ירידה בהתנגדות, וכתוצאה מכך יעילות המבנה תגדל. בניסויים נוספים נשתמש במים מזוקקים.
הניסוי הראשון עם אלקטרוליט, בו 4 גרם אלקלי לליטר מים.
זרם הקצר הקצר התגלה 150mA. לאלקטרוליט הבא יש ריכוז של 6 גרם אלקלי לליטר. ובכן וכן הלאה, בכל פעם נגדיל את הריכוז ב -2 גרם עד שנגיע לריכוז בו הזרם לא יגדל.
למרות שלסוללה כל כך פשוטה אין יעילות זרם גדולה, אבל מצבר כזה יכול לעבוד זמן רב מאוד, וכל אלומיניום יכול לשמש כאלקטרודות, אותן ניתן להמיס בקלות לאלקטרודות מכל צורה, למשל, פחי אלומיניום. משקאות אלכוהוליים שונים שאינם אלכוהוליים, נייר שוקולד וכו '.
כתוצאה מכך, לאחר כל הניסויים עם ריכוזי אלקטרוליט שונים, מתברר שעם תכנון זה של הסוללה לא הגיוני להוסיף יותר מ 12 גרם אלקלי לליטר מים, כלומר, אנו מקבלים פתרון של כ -1%.
ואז הכינס המחבר קליפ נוסף, המורכב משלושה אלקטרודות.
שתי סוללות נותנות מתח גבוה יותר ופחות הפסד, כך שהתוצאה טובה יותר.
עכשיו, בוא ניקח דלי אלקטרוליט, חתיכת אלומיניום גדולה ושתי אלקטרודות נירוסטה.
בדלי, ריכוז אלקטרוליטים של 10g / 1l. השיא הנוכחי 1.3A, הוא נפל ל 520mA. עם כל השטח העצום של נירוסטה, הוא לא השווה לגרפיט, מכיוון שהתברר שהוא 600 מיליאמפר עם גרפיט. אגב, מימן משתחרר במהלך התגובה, שאפשר גם לאסוף אותו ולהשתמש בו כמקור אנרגיה. בקיצור, יש מקום לצמוח. זה הכל לעת עתה. תודה על תשומת הלב. נתראה בקרוב!