Зміст
Батарейка або гальванічний елемент – це хімічне джерело електричного струму. Всі батарейки, що продаються в магазинах, по суті, мають однакову конструкцію. В них використовуються два електрода з різного складу. Основним елементом для негативного висновку (анода) сольових і лужних батарейок є цинк, а для їх позитивного (катода) – марганець. Катод літієвих батарей виготовляється з літію, а для анода використовуються самі різні матеріали.
Між електродами батарейок розташований електроліт. Склад його різний: для сольових батарейок, мають самий низький ресурс, що використовується хлорид амонію. Для виготовлення лужних батарейок застосовують гідроксид калію, а в літієвих батареях використовується органічний електроліт.
При взаємодії електроліту з анодом поблизу нього утворюється надлишок електронів, що створює різницю потенціалів між електродами. При замиканні електричного ланцюга кількість електронів за рахунок хімічної реакції постійно поповнюється, і батарея підтримує протікання струму через навантаження. При цьому матеріал анода поступово кородує і руйнується. При повній його виробленні ресурс батарейки виявляється вичерпаний.
Незважаючи на те, що склад батарейок збалансований виробниками для забезпечення тривалої і стабільної їх роботи, виготовити елемент живлення можна і самому. Розглянемо кілька способів, як можна зробити батарейку своїми руками.
Спосіб перший: батарейка з лимона
Ця саморобна батарейка буде використовувати електроліт на основі лимонної кислоти, що міститься в м’якоті лимона. Для електродів візьмемо мідну і залізну дріт, цвяхи або шпильки. Позитивним буде мідний електрод, а негативним – залізний.
Лимон потрібно розрізати поперек на дві частини. Для більшої стійкості половинки кладуться в невеликі ємності (склянки або чарки). Необхідно приєднати проводи до електродів і занурити їх у лимон на відстані 0,5 – 1 див.
Тепер потрібно взяти мультиметр і виміряти напругу на цьому гальванічному елементі. Якщо його недостатньо, то потрібно ще виготовити своїми руками кілька однакових лимонних батарейок і з’єднати їх послідовно за допомогою тих же проводів.
Спосіб другий: банку з електролітом
Для складання своїми руками пристрою, схожого по конструкції на першу батарейку в світі, знадобиться скляна банка або склянку. Для матеріалу електродів використовуємо цинк або алюміній (анод) і мідь (катод). Для збільшення ефективності елемента їх площа повинна бути максимально великою. Дроти краще буде припаяти, але до електрода з алюмінію провід доведеться прикріпити заклепкою або болтовим з’єднанням, так як паяти його складно.
Електроди занурюються всередину банки так, щоб вони не стикалися один з одним, і кінці їх були вище рівня банки. Краще їх зафіксувати, встановивши розпорку або кришку з прорізами.
Для електроліту використовуємо водний розчин нашатирю (50 г на 100 мл води). Водний розчин аміаку (нашатирний спирт) – це не той нашатир, який використовується для нашого досвіду. Нашатир (хлористий амоній) – це порошок без запаху білого кольору, застосовується при паянні в якості флюсу або як добриво.
Другий варіант приготування електроліту – зробити 20% розчин сірчаної кислоти. При цьому потрібно заливати кислоту у воду, і ні в якому разі не навпаки. Інакше вода миттєво закипить і її бризки разом з кислотою потраплять на одяг, обличчя і очі.
При роботі з концентрованими кислотами рекомендується надягати захисні окуляри і хімічно стійкі рукавички. Перед тим, як зробити батарейку з використанням сірчаної кислоти, варто детальніше вивчити правила безпеки при роботі з агресивними речовинами.
Залишилося налити одержаний розчин у банку так, щоб до країв посудини залишалося не менше 2 мм вільного простору. Потім за допомогою тестера підібрати необхідну кількість банок.
Зібраний своїми руками елемент живлення схожий за складом на сольову батарейку, так як містить хлорид амонію і цинк.
Спосіб третій: мідні монети
Інгредієнтами для виготовлення такої батареї своїми руками є:
- мідні монети;
- алюмінієва фольга;
- щільний картон;
- столовий оцет;
- проводи.
Неважко здогадатися, що електроди будуть мідні і алюмінієві, а в якості електроліту використовується водний розчин оцтової кислоти.
Монети для початку потрібно очистити від окислів. Для цього їх потрібно ненадовго опустити в оцет. Потім виготовляємо кружечки з картону і фольги за розміром монет, використовуючи одну з них в якості шаблону. Вирізаємо гуртки ножицями, картонні кладемо на деякий час в оцет: вони повинні просочитися електролітом.
Потім з інгредієнтів викладаємо стовпчик: спочатку монету, потім – картонний гурток, гурток з фольги, знову монету і так далі, поки матеріал не вичерпається. Кінцевим елементом знову повинна стати мідна монета. До крайніх монеткам можна заздалегідь паяти дроти. Якщо паяти не хочеться, то проводки прикладаються до них, і вся конструкція щільно обертається скотчем.
У процесі роботи цієї батарейки, зібраної своїми руками, монети прийдуть у повну непридатність, так що не варто використовувати нумізматичний матеріал, що представляє культурну та матеріальну цінність.
Спосіб четвертий: батарейка в пивній банку
Анодом батарейки служить алюмінієвий корпус банки з-під пива. Катодом – графітовий стрижень.
Додатково знадобляться:
- шматок пінопласту товщиною більше 1 см;
- вугільна крихта або пил (можна застосувати те, що залишилося від багаття);
- вода і звичайна кухонна сіль;
- віск або парафін (можна використовувати свічки).
Від банки потрібно відрізати верхню частину. Потім зробити гурток з пінопласту за розміром дна банки і вставити його всередину, заздалегідь зробивши посередині отвір для графітового стрижня. Сам стрижень вставляється в банку строго по центру, порожнину між ним і стінками заповнюється вугільної крихтою. Потім готується водний розчин солі (на 500 мл води 3 столові ложки) і заливається в банку. Щоб розчин не вилився, краї банки заливаються воском або парафіном.
Для підключення проводів до графітових стержнів можна використовувати білизняні прищіпки.
Спосіб п’ятий: картопля, сіль і зубна паста
Така батарейка – одноразового застосування. Вона годиться для того, щоб розпалити вогонь, замкнувши дроти накоротко для отримання іскри.
Для створення картопляної запальнички знадобиться:
- велика картоплина;
- два мідні проводи в ізоляції;
- зубочистки або схожі на них тонкі тріски;
- сіль;
- зубна паста.
Розрізаємо картоплину навпіл так, щоб площина розрізу мала максимально можливу площу. В одній половинці ножем або ложкою вибираємо поглиблення, куди засипаємо додаємо сіль і зубну пасту. Змішуємо їх між собою до отримання однорідної маси. Кількість електроліту» повинно бути врівень з краями поглиблення.
В іншій половинці, яка буде верхній, проколюємо два отвори на деякій відстані між собою таким чином, щоб вони обидва потрапили до поглиблення з електролітом при складанні «батарейки». В отвір вставляємо дроти, попередньо зачищені від ізоляції приблизно на сантиметр. Складаємо половинки разом так, щоб кінці проводів поринули в електроліт. Зубочистками скріплюємо половинки між собою.
Чекаємо близько п’яти хвилин, після цього, замкнувши дроти між собою, можна висікати іскру і розводити вогонь.
Всі описані вище способи не є повноцінною заміною батареї, купленої в магазині. Напруга на саморобних елементах може коливатися і його величину неможливо точно підігнати. Довго користуватися ними теж не вийде. Але десь у глухомані при відсутності електрики зібрати своїми руками елемент живлення для мобільного телефону або світлодіодним лампочки кожному цілком по силам. Природно, при наявності відповідних матеріалів під рукою.
Способи як зробити батарейку в домашніх умовах – непогана ілюстрація роботи гальванічних елементів. Складання їх своїми руками доступна школярам на уроках фізики.