Вольтов столб своим руками

Изготовление простейшего гальванического элемента

Вольтов столб был изобретён таким известным учёным из Италии, как Алессандр Вольт. Он провел первые испытания химического источника тока еще в 1800 году. Его назвали элементом Вольта. Он представлял собой сосуд с подсоленной водой и опущенными в неё цинковыми и медными пластинами, которые соединялись проволокой. Потом учёный собрал целую батарею из таких элементов, которая позже была названа Вольтовым столбом. Вольтов столб своими руками могли сделать любые испытатели и с успехом применяли его.

Принцип действия

Наипростейший медно-цинковый столб собирается из 2 электродных пластин, расположенных в растворе электролита. В этом случае, погружая электролит в пространство между металлами, Вы создаете разницу потенциалов.

Для создания более высокого напряжения или мощности этих элементов заводские батарейки делают в виде последовательно соединённых, количество увеличивают до того, как получат нужное напряжение.

Заводская схема конструкции

История развития конструкции элемента Вольта

Открытие получило развитие в использовании учёных из других стран, которые его успешно применяли в своих исследованиях. К примеру, в 1802 году академик из России Петров собрал батарею — Вольтов столб из 2,1 тыс. элементов, которая обеспечивала электрическую дугу.

В дальнейшем, в 1836 году, химик Дж. Дэниель английского происхождения модернизировал элемент Вольта за счет того, что поместил электроды из цинка и меди в раствор из серной кислоты. Такую конструкцию прозвали как устройство вольтова столба.

Вторая половина девятнадцатого века

Затем в 1859 году во Франции исследователь физических явлений Гастон Планте изобрёл другой тип аккумулятора — свинцово-кислотный. Он до сих пор используется в автомобильных аккумуляторах. Но уже в 1865 году Ж. Лекланше изобрел свой гальванический элемент, который назвали элемент Лекланше. Он состоял из цинкового стакана, который был заполнен раствором водного хлористого аммония или другой соли хлора. В него помещали агломерат из оксида (IV)марганца с формулой — MnO2 с угольным токоотводом.

Модификация этой конструкции может использоваться и в современных солевых батарейках в различных бытовых устройствах. В это время в 1890 году в городе Нью-Йорк исследователь Конрад Губерт, который иммигрировал из России, создал 1-й электрический фонарик. Далее компания National Carbon в 1896 году начинает массовое производство первых сухих элементов имени Лекланше «Columbia» в мире. Самый наибольшее прослужившее гальваническое устройство на серно-цинковой батарее – накопитель, изготовленный в Лондоне во второй половине 19-го года. Он был подключён к звонку и до сих пор работает.

Стандартная схема простейшей батарейки

Современность

Портативной технике, которой пользуется человек сегодня, необходимо напряжение как минимум в 3,6 вольта (но лучше — 4,5). Для получения такого показателя рекомендуется использовать 4-5 выше описанных элементов, соединенных последовательно. Когда соединяют 5 литровых (объём электролита) элементов, то добиваются показателя в 3,5-4,6 вольт, при чем ёмкость возрастает до 45-50 ампер в час. Если разряд тока достигнет 400-600 миллиампер в час, то Вы сможете питать такой батарейкой небольшой радиоприемник или фонарик светодиодного типа. Также можно обеспечить зарядкой миниатюрный аккумулятор телефона до 10-20 часов, но питание современных телефонов и гаджетов потребует более серьезных источников.

Изготовление долгосрочного элемента питания для портативных устройств

Необходимые материалы

Чтобы самостоятельно сделать вольтов столб (химический источник электроэнергии), Вам понадобится:

• ёмкость побольше, например, объемом 40-50 литров (это минимум для стабильного питания портативных светодиодных лампочек и другой техники).
• пять медных пластин 20/40;
• пять цинковых пластин 20/40;
• любая соль.

На подготовительном этапе каждую пластинку припаивают или запрессовывают, загибая уголки пластин. Затем вставляют проводок и заплющивают молотком.

Сборка конструкции химического источника электроэнергии

Закрепите между собой пластины через электронопроводящие прокладки. Для этого подойдут деревянные брусочки или пластмассовые трубки. Опустите столб пластин в ёмкость с электролитом (раствор поваренной соли, нашатыря или серной кислоты — автоэлектролит). Кислоту добавляют порциями и периодически проверяют плотность раствора аэрометром. Необходимо добиться, чтобы она составляла 1,21-1,31 грамм на см3 – это приблизительно 280-300 г кислоты.

Модель одного элемента

Далее соедините получившиеся батарейки: медные пластины одного проводком соедините с цинковой полоской второго элемента. Таким образом, у Вас получится с одной стороны блока — медная полоска закреплена с проводом (+ положительная), а с противоположной — цинковая (отрицательная). Эффективность такого источника можно повысить за счет увеличения площади пластин, или использования более сильного электролита (серной кислоты).

Технология изготовления альтернативного источника питания

Источник

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Как сделать батарейку 9 В своими руками

Вольтов столб представлял собой первую в мире гальваническую батарею, которая была немного больше, чем серебряные и цинковые диски, разделенные бумагой, пропитанной соленой водой. Зачастую в учебных классах проводится эксперимент по сборке такого столба из кучи медных монет, оловянной фольги и уксуса или лимонного сока.

Энтузиаст Omars2 имеет другой подход к этому старому эксперименту. Он разработал методику создания батарейки на напряжение 9 В с использованием некоторого количества винтов из цинка, медной проволоки и соленой воды.

Поршень шприца в данном случае служит в качестве подложки для гальванических ячеек, и каждая ячейка представляет собой только винт с обернутой вокруг него бумагой. При этом после его обворачивания бумагой на него наматывают медную проволоку, всего получается 35 витков. Батарея пропитана соленой водой, впрочем, скорее всего, уксус или лимонный сок будут работать еще лучше. Нагревание электролита также является хорошей идеей.

Принцип действия такой самодельной батареи довольно прост. Соль растворяется в положительно заряженных ионах натрия и отрицательно заряженных атомах хлора с образованием электролита. Катод отдает электроны в раствор, оставляя его положительным. Другой электрод, носящий название анод, собирает электроны, поэтому он имеет только отрицательный заряд. Разница между величинами зарядов на двух электродах создает разность потенциалов, то есть напряжение. Когда вы замыкаете контур, электроны перетекают из анода обратно в катод, вызывая протекание электрического тока.

Собрав такую батарею и подключив к ней мультиеметр, можно ожидать, что показание напряжения будет в районе от 7 В до 9 В постоянного тока, если все, конечно, было сделано правильно. После этого к такой батареи можно подключить некоторую нагрузку, например, лампочку,, и она должна работать нормально. Чтобы зарядить эту батарею, вам понадобится мультиметр, чтобы определить полярность этой батареи, а затем вам потребуется использовать 9-вольтовый адаптер постоянного тока для зарядки. Выход должен быть где-то около 0.30 — 0.40 A.

Процесс создания батареи 9V показан на видео ниже.

Если вы предпочтете сделать эту версию с монетами, то следите за тем, чтобы они все содержали большое количество меди. В противном случае такая батарея либо будет работать слабо, либо не будет работать совсем. При отсутствии медных монет вам понадобится другой металлический материал, например, оловянная фольга.

Источник

Форум самодельщиков: Батерейка из монеток, или Вольтов столб — Форум самодельщиков

• Правила форума
• Просмотр новых публикаций
• 

Пройдя короткую регистрацию , вы сможете создавать и комментировать темы, зарабатывать репутацию, отправлять личные сообщения и многое другое!

Батерейка из монеток, или Вольтов столб интересный опыт, хотя и малополезный

• 2 Страниц
• 1
• 2
• →

• Вы не можете создать новую тему
• Вы не можете ответить в тему

#1 MityaKiller

• 
• Изобретатель
• 

• 
• 
• 

• Группа: Пользователи
• Сообщений: 455
• Регистрация: 31 August 10

В общем, нам понадобится :
1)Собственно монетки, обязательно медные(российские 50 и 10 копеек)!
2)Уксус или сильно солёная вода ( электролит короче )
3)Алюминиевая фольга
4)Бумажка (хотя это не обязательно)

Начнём!
Для начала смотрим, чтобы монетки не были засранными, в противном случае их придётся мыть. Берём бумажку, и режем на квадратики так, чтобы ими можно было закрыть монетку. Вымачиваем полученные бумажки в электролите. Далее начинаем строить батарейку. Складываем компоненты по схеме монетка — бумажка — кусочек фольги — монетка — бумажка — кусочек фольги — . и т.д. Делаем, пока не закончится терпение/фольга/монетки/электролит
Когда что-либо закончится, берём мультиметр и меряем напряжение. У меня вышло максимум 18 вольт (на фотке 15 вольт). Вот собственно и всё. Схему мне такой батарейкой запитать не удалось, видимо заряд маленький. Ну и собственно фотки:

Источник

Вольтов столб своим руками

Евросамоделки — только самые лучшие самоделки рунета! Как сделать самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.

Самодельный гальванический элемент для автономного питания

Элемент Вольта

Для питания и зарядки портативной электроники в тех местах, где нет электросети можно успешно использовать на ряду с другими источниками электроэнергии и простейшие химические источники тока, гальванические элементы.

Их использование возможно на дачах при долгосрочном проживании при отсутствии электросети,а также в отдалённых деревнях где или нет совсем электроэнергии, или постоянные перебои с электроснабжением. В советской России химические источники тока или гальванические элементы получили широкое распространение в радиолюбительской технике в середине прошлого столетия, так как эти источники просты в изготовлении и изготовляются из легкодоступных материалов.

Сейчас, когда портативная электроника стала очень экономична в плане электропотребления, её питание от самодельных химических источников тока может оказаться очень эффективным, так как такие источники тока с успехом применяли ещё на заре развития радиотехники. Тогда техника потребляла в разы больше электроэнергии чем современная аппаратура,а сейчас с развитием энергосберегающей светотехники. Например, светодиодной, на освещение тратится в 4-5 раз меньше электроэнергии, чем от потребления обычной лампочки. Также современные мобильные телефоны, КПК и другие гаджеты потребляют ни чуть не больше, а даже меньше, чем радиоаппаратура прошлых десятилетий.

Внимание!

В статье имеются орфографические и пунктуационные ошибки, т.к. материал взят с сайта http://soliaris2010.narod2.ru , и редактирование текста практически осталось как у оригинала. Не судите строго, пожалуйста.

ПРОСТЕЙШИЙ ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, ЭЛЕМЕНТ ВОЛЬТА

Вольтов столб Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был элемент Вольта — сосуд с солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенными проволокой. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая впоследствии была названа Вольтовым столбом. Это изобретение впоследствии использовали другие учёные в своих исследованиях. Так, например, в 1802 году русский академик В. В. Петров сконструировал Вольтов столб из 2100 элементов для получения электрической дуги.

В 1836 году английский химик Джон Дэниель усовершенствовал элемент Вольта, поместив цинковый и медный электроды в раствор серной кислоты. Эта конструкция стала называться «элементом Даниэля».В 1859 году французский физик Гастон Планте изобрёл свинцово-кислотный аккумулятор. Этот тип элемента и по сей день используется в автомобильных аккумуляторах.В 1865 году французский химик Ж.Лекланше предложил свой гальванический элемент (элемент Лекланше), состоявший из цинкового стаканчика, заполненного водным раствором хлористого аммония или другой хлористой соли, в который был помещён агломерат из оксида марганца (IV) MnO2 с угольным токоотводом.

Модификация этой конструкции используется до сих пор в солевых батарейках для различных бытовых устройств.В 1890 году в Нью-Йорке Конрад Губерт, иммигрант из России, создаёт первый карманный электрический фонарик. А уже в 1896 году компания National Carbon приступает к массовому производству первых в мире сухих элементов Лекланше «Columbia». Самый долгоживущий гальванический элемент — серно-цинковая батарея, изготовленная в Лондоне в 1840 г. Подключенный к ней звонок работает и по сей день.

Простейший медно-цинковый элемент состоит из двух электродов-пластин, погруженных в раствор электролита, при погружении в электролит между металлами возникает разница потенциалов. При погружении в раствор повареной соли медной пластины и цинковой возникает разница потенциалов примерно в 1 вольт, и один элемент независимо от размеров имеет напряжение в один вольт, а мощность такого элемента зависит от его размеров и площади пластин погруженных в электролит. Для получения более высокого напряжение эти элементы, как и зоводские батарейки соеденяют последовательно для получения нужного напряжения.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕДНОЦИНКОВОГО ЭЛЕМЕНТА

Медно-цинковые источники тока. Производство этих химических источников тока началось еще в 1889 г. В настоящее время они выпускаются в небольших масштабах в виде элементов емкостью от 250 до 1000 А·ч. Гладкие цинковые пластины и пластины из смеси оксида меди, меди и связующего помещают в стеклянный или металлический сосуд с 20%-ным раствором NaОН. Элементы имеют напряжение 0,6-0,7 В и удельную энергию 25-30 Вт·ч/кг. К их достоинствам относится постоянство разрядного напряжения, очень малый саморазряд, безотказность в работе и невысокая цена. Применялись в системах сигнализации и связи на железных дорогах.

В реальных условиях энергоёмкость может сильно отличатся и зависит она от площади пластит, чистоты металлов и плотности электролита.Элемент собранный в литровой банке,с пластинами максимальной площади, двадцати процентным раствором соли в виде электролита, выдаёт напряжение от 0,6-1,1 вольта,10-20а/ч,но в таких элементах очень маленький разрядный ток маленький ,и ток замыкания может быть около 100-150мА/ч.,а чем меньше подсоединенный источник потребляет, тем больше медно-цинковый элемент может вырабатывать электроэнергии. Элемент собранный в литровой банке при токе разряда 50 мА/ч проработает от 200часов до 400часов и более и более,но со временем пластины окисляются и напряжение падает и в итоге элемент перестаёт работать. Для восстановления элемента надо заменить электролит и очистить пластины от окисления и элемент снова будет работать.

Процесс окисления зависит от разрядного тока чем он выше ,тем быстрее элемент выйдет из строя,но в среднем элемент в литровой банке до чистки и перезарядки ,при разрядном токе 50 мА/ч проработает около 3-4 месяца,а при разрядном токе в 2-5 мА/ч его хватит на год и более.Простого литрового элемента не хватит для питания даже простого миниатюрного радиоприемника,и для того чтобы получить нужные характеристики нужно собрать блок из нескольких элементов.

Сейчас в основном вся портативная электроника питается напряжением в 3,6-4,5 вольта ,и для того чтобы получить такие числа нужно соединить последовательно 4-5 таких элементов,если соединить 5 литровых элементов ,то получится примерно 3,5-4,8 вольта, и ёмкость возрастает до 40-50 А/ч,а ток разряда может достигать 400-600 мА/ч,следовательно такой источник легко справится с питанием маленького радиоприёмника или светодиодного фонарика, а также с зарядкой миниатюрных аккумуляторов телефонов в течении 10-30 часов. Но для питания мощных светодиодных фонарей и питания современных телефонов и КПК такого источники будет маловато.

ДЛЯ СТАБИЛЬНОГО ДОЛГОСРОЧНОГО АВТОНОМНОГО ПИТАНИЯ ПОРТАТИВНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

понадобится что-то побольше, например, элемент ёмкостью как на рисунке, объем 40-50 литров,для стабильного питания портативных комнатных светодиодных светильников и другой техники. Для изготовления такого химического источника электроэнергии на понадобятся: 5 медных пластин размерами 20х40, и 5 таких же цинковых, далее на каждую пластинку нужно припаять или запрессовать путём загибания уголка пластины вставить проводок и заплющить молотком.

После надо пластины через электронопроводящие прокладки (деревянный брусочек или пластмассовая трубка) закрепить между собой, потом опускаем их в ёмкости с электролитом, это или раствор поваренной соли или раствор нашатыря или раствор серной кислоты (авто электролит), после соединяем получившиеся батарейки последовательно, то есть медная пластина одного элемента через проводок соединяется с цинковой пластиной другого элемента. В итоге, с одной стороны получившегося блока остаётся пластина медная с проводком (+), а с другой цинковая (-). Чем больше площадь пластин и чем лучше электролит, тем выше эффективность такого источника тока.

САМОДЕЛЬНЫЙ МЕДНО-КУПОРОСНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

В этой самодельной конструкции из-за недоступности чистого цинка,применён алюминиевый электрод,но э.д.с. алюминия ниже чем у цинка,составляет 0,5 В, то есть одна банка даёт всего 0,5 вольт, из-за этого прибор состоит не из 4-х банок для напражения в 3,5-4 вольты,а из 6-ти,чтобы получить как минимум 3,6 вольт.

При испытании данного прибора не было никаких измерительных приборов, но как видно из фото ,прибор свободно обеспечивает свечение 12-ти светодиодов-ток потребления150-200мА, и заряжает мобильный телефон-ток потребления около 400мА.
При испытании элемент зарядил батарею телефона ёмкостью 750мА за 2,40 минут.

Примерные технические характеристики батареи элементов, состоящей из 6-ти банок, емкостью 0,33л.: 3,7 Вольт, ток замыкания около 500мА, ёмкость 25-30А/ч.

В ходе испытания батарея элементов стабильно проработала на одной столовой ложке купороса около 100 часов при токе разряда примерно 200мА/ч,сейчас прибор так-же работает, но сила тока значительно меньше и составляет около 80мА/ч,купарос практически истрачен,таким образом если посчитать ,то можно определить,сколько времени вообще элементы проработают на определённом количестве купороса, питая определенные приборы.

ПОРЯДОК ИЗГОТОВЛЕНИЯ

В ЭТОЙ КОНСТРУКЦИИ В КАЧЕСТВЕ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ИСПОЛЬЗОВАЛИСЬ АЛЮМИНИЕВЫЕ БАНКИ (ПИВНЫЕ) И ДРУГИЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ АЛЮМИНИЯ.

ЕСЛИ БУДУТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ АЛЮМИНИЕВЫЕ БАНКИ, ТО ИХ НУЖНО ТЩАТЕЛЬНО ЗАЧИСТИТЬ ОТ ЗАЩИТНОГО ВНУТРЕННЕГО СЛОЯ И ВНЕШНИХ НАДПИСЕЙ, ТАК КАК ОНИ НЕ ПРОПУСКАЮТ ТОК.

Сначала внутренняя поверхность банки обмазывается вазелином или салом на расстоянии 3-4 сантиметра от верхнего края банки,это делается для того чтобы предупредить выползание кристаллов солей из сосуда элемента.

Далее из тонкого листа меди,или латуни или свинца изготавливается цилиндр по внутреннему диаметру и высоте банки.

Далее в цилиндре надо с одной стороны сделать двойные прорези на глубину 4-5 мм., и получившиеся скобки загнуть наружу,для того что-бы цилиндр висел на них, на горлышке банки, не доходя до дна банки на 5 см.,после изготовления припаять к нему медный провод,это и будет (+).

Далее изготавливается диафрагма,диафрагма изготавливается из картона ,делается цилиндр из картона по длине банки ,или короче банки на 5 см.,а потом к нему пришивается нитками картонное дно ,так что-бы не оставалось щелей,а места сшивки пропитываются горячим парафином чтобы герметизировать дно от вытекания жидкости.

Далее на цилиндр плотно наматывают несколько слоёв пергамента или газетной бумаги,предварительно вымоченного в солёном растворе,чтобы не оставалось воздушных прослоек,а после получившейся «стакан» плотно обшивается обёрнутой в несколько слоёв тканью ,для механической прочности.

Потом на верх диафрагмы наклеивают или пришивают кольцо ,чтобы стакан не проваливался,и места крепления обмазывают горячим парафином,в кольце делают отверстие, через которое в банку наливается вода и вставляется мешалка для помешивания купороса.

Потом в диафрагму надо налить раствор поваренной соли и оставить на несколько часов,правильно собранная диафрагма не должна подтекать ,а её поверхность должна быть всего-лишь влажной.далее по внутреннему диаметру диафрагмы изготавливается из листа цинка цилиндр к нему припаивается медный провод который будет служить (-),цинковый цилиндр должен свободно входить в диафрагму ,но при этом быть как можно ближе к её стенкам,то есть ближе к медному цилиндру,чтобы уменьшить внутренне сопротивление ,и соответственно повысить эффективность.

СБОРКА ЭЛЕМЕНТА.

В чистую банку ,если 0,5л.,насыпают столовую ложку медного купороса ,вставляют мешалку,а потом устанавливают диафрагму,наполненную раствором поваренной соли,после в то отверстие,которое для мешалки,в банку наливается вода ,а за тем вставляется в диафрагму цинковый цилиндр ,после сборки элемент полностью готов к работе,остаётся соединить элементы последовательно ,как обычные батарейки,и питать и заряжать приборы.

Применение пористой диафрагмы обусловлено разделением электролитов, тоесть разделением кристаллов купороса,и соляного раствора от смешивания,иначе купорос бурно вступает в реакцию и слишком быстро расходуется, даже когда элемент не используется,а через диафрагму расход купороса равномерен и экономичен,что обеспечивает долгую работу источника тока-гальванического элемента..

Удод за элементом заключается в периодической заправке купороса, смене электролита и очистке от окисления электродов. При потреблении тока около 600мА(сотовый телефон), батарея состоящая из 4-х пол-литровых элементов элементов проработает на одной заправке купороса(4 стол.л.) около месяца ,при условии использования его каждый день около 6 часов. .При падении мощности периодически мешалкой надо взбалтывать медный купорос.За время работы в течении месяца израсходуется около 100г.купороса, и 40г. цинка.

Примечание. Если заменить цинк на алюминий,то элементов надо не 4 или 5, а 6 или 7 ,соединенных последовательно,так как э.д.с. алюминия ниже чем у цинка,и состовляет 0,4-0,6 V.

Источник