Как делать батарейки своими руками

Батарейка своими руками — способы изготовления

В эпоху электроприборов не удивительно, что нас окружает электричество. Тем не менее не все знают, что для получения напряжения нужны специальные устройства. Достаточно будет и обыденных вещей, включая продукты питания, которые есть у каждого дома. Правда уровень напряжения и емкости будет далек от привычных источников питания, и в реальных условиях подобную батарейку не используешь, но в качестве эксперимента попробовать можно. Ниже инструкция, как делается самодельная батарейка из подручных материалов.

Батарейку можно сделать самостоятельно из подручных средств, которые есть у каждого дома.

Устройство и принцип работы батареи

Рассмотрим «на пальцах», как устроен элемент питания. Допустим, есть емкость с кислотой, куда погружен цинковый и медный электроды. Когда элемент даст ток по внешней цепи, цинк на поверхности электрода растворится. Растворенные в электролите атомы цинка – заряженные током ионы, которые оставляют в металле пару электронов, заряженных на «минус». Название этой реакции – окисление.

Пока цинк взаимодействует с электролитом, два иона водорода с положительным зарядом из рабочей жидкости «соединяются» с двумя электронами не «теле» электрода из меди, образуя тем самым молекулу водорода. Название реакции – восстановление.

Электроды из меди и цинка соединены внешним проводом – по нему передаются электроны. Водород, точнее его молекулы, появляющиеся на меди в ходе восстановления, преобразуются в газообразный водород.

Теперь об электролите. Уровень его кислотности напрямую влияет на напряжение в гальваническом элементе. Меньше кислотность – падает напряжение. В рабочих жидкостях с повышенной кислотностью электрод из цинка просто растворится, даже когда цепь разомкнута. Реакции окисления и восстановления актуальны, когда ток способен передаваться по внешней цепи.

Как сделать батарейку своими руками

Чтобы образовался ток, должны пройти определенные химические реакции. Источники питания всегда имеют пару электродов и электролит. В солевых и щелочных батареях анод сделан из цинка, а катод – из марганца. В аккумуляторах, предусматривающих перезарядку, катод – литиевый, а для анода используют разные материалы. Когда делается батарейка своими руками, электрод бывает из: меди, цинка, алюминия, железа. В качестве электролита выступают доступные средства, начиная солью, уксусом, и заканчивая кислотами, например, лимонной. Конечно, из-за нестабильного напряжения и незначительной емкости результаты экспериментов не тянут на полноценные батарейки, покупаемые в магазине.

Лимон

Чтобы получить электроэнергию из этого фрукта, берут: лимон, кусок чего-то из меди и из стали, и пару проводов, которые послужат изоляцией. В первую очередь выполняют зачистку металлических изделий. Удобно делать это наждачной бумагой.

В качестве стального предмета годятся простые гвозди, которые есть в любом гараже. А медным изделием послужит, к примеру, десяти- или пятидесятикопеечная монетка.

В лимон втыкают гвоздь и монету, а между ними оставляют зазор около 3 см. Это будут электроды, к которым присоединяют провода, или просто вставляют рядом. Монета выполняет роль «плюса», т.е. положительного контакта, гвоздь – «минуса».

Вместо лимона подойдет и яблоко, желательно покислее, что нужно для эффективного протекания химической реакции.

Источник питания из фрукта характерен напряжением в 0.5 – 0.7 В. Этого значения мало, телефон точно не зарядить. Чтобы поднять напряжение до 3 – 5 В, последовательно соединяют нескольких плодов.

Интересно, но цепь предполагает получение заряда. Для этого в нее включают батарейку типа «крона» или устройство, которым заряжают мобильник.

Медь контактирует со сталью – это и необходимо для вырабатывания электричества. Кислота внутри фруктов служит для запуска реакции. Импровизированный элемент питания будет работать так долго, пока не выйдет вся кислота из лимона или яблока, или пока не отвалятся контакты.

Банка с электролитом

Этот эксперимент схож с тем, как придумали первый гальванический источник питания. Электродные стальные: катод – из меди, анод – алюминия. Вместо проводов берут пластины, желательно с площадью побольше, и помещают в емкость – стакан или банку из стекла.

Далее берут проводники и припаивают к электродам. Обычно используют болт или заклепку, так как с алюминием работать непросто. Пластины размещают таким образом, чтобы их плоскости были направлены друг на друга. Касаться они не должны. Для фиксации положения пластины крепят к крышке или используют диэлектрические распорки.

Рабочей средой, то есть электролитом, служит нашатырь. Это вещество в виде белого порошка, продающееся в магазине со средствами для пайки. Это же вещество есть в хлористом аммонии (минеральное удобрение). Чтобы приготовить токопроводящую среду, в 100 мл воды растворяют 50 г нашатыря.

Другой вариант раствора – из серной кислоты. Пропорции – 20 к 100. Во время работы придерживаются техники безопасности, надевают перчатки и очки. Сначала высыпают кислоту, потом заливают ее водой. Если сделать наоборот – произойдет реакция, и жидкость «вылетит» из емкости.

Раствор льют до краев, проверяя параллельно напряжение при помощи тестера. Если значения недостаточно, делают последовательное соединение.

Медные монеты

Электролитом служит столовый уксус, а электродами – алюминиевая фольга и монетки из меди. Дополнительное сырье – плотный картон, проводники.

Батарейка из медных монет.

1. Ориентируясь на диаметр монет, вырезают кругляшки из картона и фольги.
2. Пропитывают картонные заготовки в укусе.
3. Также в укус опускают монетки, чтобы снять оксидную пленку с поверхности.

Далее выполняется сборка элемента питания, пирогом: монетка, картон, фольга. Размер «пирамиды» зависит от количества подготовленных материалов. Первым и последним элементом должна быть монета, и к ним предварительно припаивают проводники. В завершение вокруг изделия наматывают скотч.

Пивная банка

«Минусом» будет корпус банки из-под пива или энергетика, сделанный из алюминия. «Плюсом» – графитовый стержень.

Дополнительное сырье: вода, соль, парафиновые свечи, пенопласт и угольная пыль. Сначала срезают верхушку банки. Затем из пластика вырезают кругляш, оставляют в нем отверстие для стержня и опускают в емкость. Графитовую палочку располагают посреди банки. Оставшаяся емкость заполняется угольной пылью. Далее заливается водный раствор соли: на пол литра воды сыпят три столовые ложки соли. На края банки капают парафином.

Картошка, соль и зубная паста

Отличный рецепт, который выручит, если, например, в походе нечем разжечь костер. Требующееся сырье: картофель, соль, зубная паста, пара зубочисток, проводники из меди.

Начинают с картошки, которую режут пополам, вдоль. Из одной части вырезается сердцевина, куда высыпают соль и добавляют пасту. Это будущий электролит. Его тщательно перемешивают, и добавляют столько, пока не дойдет до краев.

Во второй части картофеля делают сквозное отверстие, чтобы получилось две дырки. В них вставляют провода с заранее удаленной изоляцией. Снизу овоща они должны выступать примерно на 1 см. Две части складывают таким образом, чтобы проводники попали в рабочую среду. В качестве соединительного элемента используют зубочистки.

Описанные способы хороши для наглядной демонстрации работы гальванических элементов. Экспериментальные батарейки не заменят настоящие, сделанные с учетом всех тонкостей, но получать новые знания и отрабатывать их на практике ведь никто не запрещает.

Источник

Как сделать аккумулятор своими руками

Есть множество способов сделать самодельные батарейки. К сожалению, большинство самодельных аккумуляторов либо бесполезны, либо потенциально опасны и сложны в изготовлении. Батареи из лимона и картофеля, как правило, очень слабые и требуют в качестве материала скоропортящегося органического растительного материала, в конструкцию свинцово-кислотных аккумуляторов входят высокотоксичные и едкие химикаты и т.д.

Эта батарея сделана из очень простых и доступных материалов, и обладает достаточной мощностью для работы устройств. Когда традиционные батареи недоступны эта батарея будет отличным аварийным источником электроэнергии. Кроме того, ее можно легко перезарядить практически от любого источника постоянного тока, она очень легкая и, в отличие от более распространенных алюминиево-воздушных батарей, не требует воздушного потока для работы.

Шаг первый: дизайн и теория
Принцип работы батарей основан на химической реакции, известной как окислительно-восстановительная реакция. В окислительно-восстановительной реакции одно вещество окисляется (теряет электрон), а другое восстанавливается (приобретает электрон). Довольно просто. Любая батарейка устроена схожим образом, в ней обязательны три элемента, между которыми происходит химическая реакция, в результате которой возникает электричество: электроды — анод, катод, и электролит.

В этой алюминиево-металлической батарее две половины батареи пропитаны физиологическим раствором и разделены специальной мембраной, пропускающей только ионы натрия и хлора. Алюминий с одной стороны начинает окисляться, в то же время как медь или сталь на противоположной стороне пытаются остаться стабильными.

В принципе любая батарейка или аккумулятор это две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество – электролит. Одна пластина подключается к плюсу, вторая к минусу. Пока батарею не трогают, на ней остается стабильное напряжение, например, 3 или 9 В. Стоит подключить к батарейке нагрузку, лампочку, вентилятор, как от плюса к минусу потечет ток. Напряжение начнет падать и сразу же начнется окислительно-восстановительная реакция. Электроны начнут перетекать с отрицательной (-) пластины обратно на положительную, поддерживая тем самым разность потенциалов между ними.

Реакции бывают обратимыми (аккумулятор) и необратимыми (батарейка). Т.е. в батарейке реакция необратимая и ее нельзя зарядить, а в аккумуляторе обратимая и он заряжается. Если подключить аккумулятор к зарядному устройству, ток внутри него начинает течь в обратном направлении, то есть – от «+» к «-». И реакция в электролите также начинает идти в обратном направлении. В результате, продукт реакции разлагается на исходные вещества. Аккумулятор «заряжается»

Конечно, этот процесс не бесконечен и наступит момент, когда одна из пластин разрушится и химическая реакция больше не сможет проходить.

Шаг пятый: зарядка и проверка
Аккумуляторная батарея готова, но ее нужно зарядить. Можно использовать практически любой источник постоянного тока, если ток не слишком велик (до 5 А). Чтобы зарядить аккумулятор, нужно подключите анод к плюсу зарядного устройства, а катод к минусу. Во время зарядки ток начнет уменьшатся по мере того, как батарея набирает заряд. Это является хорошим признаком, и говорит о том, что батарея работает правильно. После зарядки нужно проверить аккумулятор мультиметром. Используя медный анод, мастер получил максимальное напряжение 1,44 В после скромного цикла зарядки. Максимальный ток, который он получил от батареи, был большим для такой самодельной батареи — 1.2 А. Для сравнения, лимонные или картофельные батареи обычно выдают в лучшем случае всего несколько миллиампер. Коммерческая батарея D-cell может выдавать ток более 5А.

Так же мастер провел тест, в котором сравнил свою батарею с настоящим D-элементом на 1,5 В. Обе батареи тестировались с небольшим двигателем постоянного тока. При этом измерялся ток и скорость вращения двигателя. И самодельная и промышленная батареи показали примерно одинаковые результаты.

Конечно, этот аккумулятор не идеален. Ионообменная мембрана по-прежнему пропускает некоторые растворимые соли меди на катодную сторону батареи, где они вступают в реакцию с образованием металлической меди и нерастворимых оксидов и гидроксидов меди. Кроме того, алюминиевый катод постепенно приходит в негодность, по сути, растворяется. Но, несмотря на это, батарея очень удобна и может быть легко собрана и использована людьми в экстремальной ситуации. Увеличивая размер батареи, и подключая несколько ячеек последовательно или параллельно, можно производить или хранить очень большое количество энергии с небольшими затратами.

Источник

Как легко сделать батарейку

Батарейка является химическим источником электрического напряжения. Все имеющиеся в продаже элементы питания имеют похожие принципы действия. Положительный вывод изделия изготавливается из марганца или лития, отрицательный – из цинка или алюминия. Собрать батарейку своими руками можно из простых материалов.

Самодельная батарейка из подручных средств

Изготовить элемент питания можно из материалов, свойства которых похожи на характеристики используемых в промышленных условиях веществ.

Из лимона

В роли электролита выступает кислота, содержащаяся в соке фрукта. Электроды делают из тонкой проволоки, гвоздей или игл. Железный элемент является анодом, медный – катодом. Лимон разрезают пополам и помещают в небольшую емкость (банку или стакан). Провода соединяют с электродами, зачищенные концы вводят в мякоть фрукта на расстоянии 1 см друг от друга.

С помощью мультиметра измеряют напряжение, подаваемое самодельным гальваническим элементом. Если оно недостаточно высокое, несколько лимонных батарей соединяют последовательно.

Банка с электролитом

Используя этот метод, можно собрать устройство, напоминающее первый в мире аккумулятор. Электроды изготавливают из меди и алюминия. Элементы должны иметь большую площадь. Алюминиевый электрод соединяют с проводом с помощью зажима или болта, медный – припаивают. Детали погружают в банку на небольшом расстоянии друг от друга. Для фиксации применяют крышку с отверстиями. В качестве электролита используют такие составы:

1. Нашатырь. Вещество смешивается с водой в соотношении 1:2. Использовать нашатырный спирт в качестве электролита нельзя. Подходящее вещество (хлористый аммоний) имеет вид белого порошка без запаха. Его используют в качестве удобрения или флюса для пайки.
2. Раствор серной кислоты. Вещество смешивают с водой в соотношении 1:5. Нельзя наливать кислоту первой. В таком случае добавляемая вода закипает, брызги попадают на кожу и одежду человека.

Раствор наливают в стеклянную емкость так, чтобы расстояние до краев банки составляло не менее 2 мм. С помощью мультиметра замеряют сопротивление и вычисляют нужное количество батарей. Принцип действия самодельного элемента сходен с таковым у солевого источника питания.

Медные монеты

Электроды изготавливают из алюминия и меди, в качестве электролита используют уксусную кислоту 9%. Монеты очищают от загрязнений, выдерживая в уксусе. Из картона и фольги вырезают кружки. Картонные изделия вымачивают в растворе уксусной кислоты, они должны впитать электролит. Из кружков и монет выкладывают столбик.

Первой кладется картонная деталь, второй – из фольги, третьей – монета. К крайним элементам заранее подсоединяют провода. Вместо пайки кабели можно прижать к металлическим деталям и заклеить скотчем. При эксплуатации батарейки монета становится непригодной. Не стоит изготавливать источники питания из ценных изделий.

Батарейка в пивной банке

Отрицательным выводом является корпус алюминиевой емкости, положительным – графитовый стержень. Также потребуются угольная пыль, пенопласт, вода, парафиновые свечи и соль. Верх банки снимают, из пенопласта вырезают кружок, который вставляют в емкость. Заранее проделывают отверстие для стержня. Последний устанавливают в центральной части банки. Оставшееся пространство заполняют угольной пылью. Материал пропитывают водным раствором соли (3 ст. л. продукта на 0,5 л воды). Края банки заливают парафином.

Картошка, соль и зубная паста

Батарейка из картошки предназначена для разового использования. Ее применяют для получения искры путем замыкания проводов. Для изготовления элемента потребуется крупная картофелина, изолированные медные кабели, соль, деревянные палочки и зубная паста. Сборку выполняют так:

1. Картофель разрезают на 2 равные части. В одной половине формируют выемку, куда добавляют соль и пасту.
2. Ингредиенты перемешивают до однородной консистенции. Электролит должен заполнить углубление.
3. В другой половине картофелины проделывают 2 отверстия на расстоянии 1-2 см. Они должны совпасть с заполненным углублением.
4. В отверстия вводят зачищенные концы проводов, половинки совмещают. Провода должны погрузиться в состав.
5. Части картофеля закрепляют зубочистками. Через несколько минут кабели замыкают, высекая искру для разведения огня.

Пошаговая инструкция по изготовлению батарейки

Элементы питания цилиндрической формы высотой 50 мм легко изготавливаются в домашних условиях.

Необходимые материалы и инструменты

Перед началом опыта подготавливают такие материалы и инструменты:

• гофрированный картон;
• плоские шайбы из меди диаметром 1 см – 12 шт.;
• плоские шайбы из цинка диаметром 1 см – 15 шт.;
• очищенная вода;
• термоусадочная трубка;
• уксусная кислота 70%;
• поваренная соль;
• паяльник;
• емкости для приготовления растворов;
• мультиметр;
• наждачная бумага.

Зачистка шайб

В основе самодельного элемента питания лежит 11 медно-цинковых шайб, выдающих напряжение в 0,15 В. Детали должны участвовать в химических реакциях, поэтому их очищают наждачной бумагой. В результате получают ровную блестящую поверхность.

Подготовка электролита

Металлы создают электрический ток, однако для его проведения нужна среда. Электролит изготавливают из 120 мл воды, 4 ст. л. соли и 30 мл уксусной кислоты. Ингредиенты перемешивают и настаивают в течение часа.

Работа с картоном

Для формирования нужного расстояния между шайбами выкладывают кружки, вырезанные из гофрокартона. После нарезания материал пропитывают подготовленным на прошлом этапе раствором.

Растягивание трубки

Перед размещением медно-цинковых шайб трубке придают нужный диаметр. С помощью иглогубцев изделие растягивают на 10% от изначального размера.

Тестирование устройства

На медную шайбу накладывают пропитанный электролитом картон. Мультиметр переводят в режим постоянного напряжения. Черный провод подсоединяют к медной детали, красный – к цинковой. На экране прибора должно появиться значение 0,05-0,15 В. Этого достаточно для создании элемента питания из 11 токопроводящих компонентов.

Итоговая сборка батарейки

Элементы укладывают с соблюдением последовательности: медь – цинк – кусок картона. Каждую деталь выставляют перпендикулярно оси трубки. Для удобства шайбы вдавливают тонким стержнем. Установив последнюю деталь, самодельную батарейку сравнивают с заводской. При необходимости вводят дополнительную шайбу из цинка. Трубку прогревают, создавая подобие батарейки. Излишки удаляют.

Монтаж контактов

Прогретым паяльником приваривают к концам полученной конструкции точки из припоя. При установке в гнездо напаянные детали должны касаться контактов держателя батареи.

Источник