2019 május 27 - hétfő

2.4.5.12.1. Akkumulátoros kísérletek 1

Mivel az akkumulátorok jelentős összegbe kerülnek, ezért Laci elkezdett kísérletezni a házi készítésű akkumulátorokkal. Az eredményeit itt olvashatod.

1.Kísérletsor

Laci a következő fémekkel kísérletezett:

  • Réz
  • Alumínium
  • Rozsdamentes vas
  • Magnézium

Az elektrolitok a következők voltak:

  • 10%-os foszforsav
  • 1 %-os kálilúg (KOH)

Az elektródák felületei kicsik voltak, az elektrolitba körülbelül 5 cm-re merültek bele. Az alumínium elektróda egy 10 mm széles függöny-sínből készült, a rézelektróda pedig egy 19 mm-es (3/4 collos) csőcsatlakozóból. Az elektrolit mennyisége 2 dl volt.

elem011 2.4.5.12.1. Akkumulátoros kísérletek 1

1.ábra. A mérések egy részénél használt eszközök

A kísérletek eredményeit a következő táblázat mutatja:

Elektrolit Elektróda 1 Elektróda 2 Feszültség Áram
10%-os foszforsav
Réz
Alumínium
0,86 V
13 mA
1 %-os kálilúg
Réz
Alumínium
1,10 V
42 mA
1 %-os kálilúg
Rozsdam. vas
Alumínium
1,10 V
42 mA
1 %-os kálilúg
Rozsdam. vas
Réz
0,00 V
0 mA
1 %-os kálilúg
Réz
Magnézium
0,00 V
0 mA

1. táblázat. Az első kísérletsor eredményei

Megjegyzések:

  • Az 1 %-os kálilúgban a Réz-alumínium páros először 80mA körüli áramot produkált, de ez folyamatosan csökkent és 42 mA körül stabilizálódott.
  • Az alumíniumon hidrogénfejlődés volt látható

Laci kísérletei egyértelműen bemutatják, hogy házilag is lehet készíteni akkumulátorokat. Első ránézésre nem tűnik soknak sem a feszültség, sem pedig az áramerősség. Viszont ha ugyanazt a módszert alkalmazzuk, amit a bolti akkumulátoroknál, vagyis a cellákat sorosan összekapcsoljuk a feszültség növelésére, a soros cellákat pedig párhuzamosan az áramerősség növelésére, akkor már rendelkezésünkre áll a kívánt teljesítmény.

Ha pl. az 1 %-os kálilúgban lévő Réz-alumínium elektróda-párost használjuk, akkor 11 db cella sorba kötésével az akkumulátorunk feszültsége 11 * 1,1 = 12,1 V lesz, az áramerőssége viszont még 42 mA marad. Ezt megnövelendő kössünk össze az előbbi 11 darabos cellasorból 25 db-ot, így az áramerősség 25 * 42 = 1050 mA = 1,05 A-ra növekszik. A 12 V és 1 A elérésére tehát 11 * 25 = 275 db cellát kell készíteni. Ez a cellaszám jelentősen lecsökkenhet, ha az elektródák felületét megnöveljük.

2.Kísérletsor

Ebben a kísérletsorban az elektródák a következők voltak:

  • A nagyobbik henger egy félliteres alumínium sörös doboz 65×155 mm. Ez volt a (-) elektróda.
  • Ebben van egy 50×155 mm-es rozsdamentes vas cső. Ez volt a (+) elektróda.

A szigetelő a két cső között egy orvosságos műanyag doboz alja, ebbe lett beleállítva a belső cső.

Elektrolit:

  • clorox oldat
  • 1 %-os kálilúg (KOH)

elem007 2.4.5.12.1. Akkumulátoros kísérletek 1

2. ábra. A 2. kísérletsorhoz használt eszközök

Kb. 5 perccel a feltöltés után érte el a maximális feszültséget az elem, nagyjából a feléről indult és fokozatosan emelkedett. Az áramerősség a duplájáról indult és fokozatosan csökkent, pár perc után viszont az alábbi értékeken stabilizálódott. A feszültséget és az áramerősséget Laci direktben mérte, közvetlen rákacsolódva az elektródákra.

A mérési eredményeket a 2. táblázatban láthatod. ( Az 1 %-os elektrolit pl. 500 ml vízből és 5 ml clorox-ból állt.)

Elektrolit
Feszültség
Áram
Csapvíz
0,20 V
0,1 mA
1 %-os cloroxos víz
0,70 V
100 mA
2 %-os cloroxos víz
1,00 V
112 mA
3 %-os cloroxos víz
1,18 V
140 mA
4 %-os cloroxos víz
1,20 V
430 mA
5 %-os cloroxos víz
1,18 V
600 mA
6 %-os cloroxos víz
1,15 V
677 mA
7 %-os cloroxos víz
1,16 V
748 mA
8 %-os cloroxos víz
1,18 V
764 mA
9 %-os cloroxos víz
1,14 V
780 mA
10 %-os cloroxos víz
1,14 V
655 mA
100 %-os cloroxos víz
0,75 V
4700 mA
1 %-os KOH
1,2 V
3200 mA

2. táblázat. A második kísérletsor eredményei

elem003 2.4.5.12.1. Akkumulátoros kísérletek 1

3.ábra. Az elektrolit majdnem teljesen ellepte az elektródákat

elem005 2.4.5.12.1. Akkumulátoros kísérletek 1

4.ábra. Mérés közben…

Laci az 5%-os kísérletet megismételte 1 óra múlva és meglepődve látta, hogy a feszültség 1,3 V-ra nőtt, az áramerősség pedig 700 mA-ra. Mikor rövidzár mellett mérte az áramerősséget, a feszültség lecsökkent kb. 200 mV-ra. Miután elvette a műszert, a feszültség elkezdett újra nőni.

elem009 2.4.5.12.1. Akkumulátoros kísérletek 1

5.ábra. 60 perc múlva

Érdemes megfigyelni, milyen nagy eltérések mutatkoztak, mikor az elektródák alakja megváltozott. Az első kísérletsornál a rozsdamentes vas-alumínium kombinációval 1,10 V-ot és 42 mA-t kaptunk, míg a második kísérletsornál 1,20 V-ot és csak 3,2 mA-t. Az elektrolit mindkét esetben 1 %-os KOH volt. Egy harmadik kombinációban 1%-os KOH-ba 4 cm-re merül bele az alumínium függönysín, rozsdamentes edényben, a szigetelő műanyag orvosságos doboz alja. Jól látható a hidrogénpezsgés az alumínium rúdnál. Az eredmény: 1,46 V és 19 mA.

elem012 2.4.5.12.1. Akkumulátoros kísérletek 1

6.ábra. Rozsdamentes edényben az alumínium függönysín

3. Kísérlet

A következő kísérlet ezzel a kadmium-nikkel lúgos akkumulátorral lenne. Laci már vagy hússzor kimosta, öntött bele fél liter tömény foszforsavat, hogy közömbösítse a lúgmaradékot, rövidre zárta, hogy lemerítse, de még mindig, ha csapvizet önt bele 1,25 V-ot és 8 A-t mér.

elem 2.4.5.12.1. Akkumulátoros kísérletek 1

7.ábra. Kadmium-nikkel lúgos akkumulátor

Az egyik olvasó, Misi, a következőket írta az akkumulátorok lenullázásáról:

"A Nikkel-kadmium akkumulátor ügyében írok. Arra kérsz valakit, hogy írja meg Neked hogyan lehet "lenullázni" az akkut. Szerintem ha desztillált vízzel töltöd fel, akkor 0 V lesz a kimeneti feszültsége. Minden egyéb esetben (a csapvíz is ilyen) az elektrolit segítségével a két fém között potenciálkülönbség jön létre. Ez így történik, ha réz-cink galvánelemet készítünk, függetlenül attól, hogy a földbe dugjuk az elektródákat vagy esetleg depolarizátorral kiegészítve ceruzaelemet készítünk belőle. A depolarizátor azért kell, hogy a kémiai folyamatban keletkező hidrogén molekulákat megkösse, mert különben ez az elektródákon kiválik és elszigeteli az elektródákat az elektrolittól (csökken az áramerősség). A galvánelemünk mindaddig működik, amíg az egyik elektród el nem fogy. A Nikkel-kadmium akkumulátor attól lesz akkumulátor, ha olyan elektrolitot használunk, hogy a kémiai folyamat megfordítható, így az elektróda soha nem fogy el."

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás