Заряжаемая батарея своими руками

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 зарядить батарейки в домашних условиях?

Огромное количество бытовых приборов используют в качестве источника питания пальчиковые батарейки. Большинство из них выполняют вспомогательные функции, поэтому отсутствие питания в детских игрушках или пультах управления приносит лишь временное неудобство до приобретения новых батареек. Но, существуют ситуации, когда разрядившийся элемент питания заменить нечем, но сделать это необходимо прямо сейчас. В такие моменты, каждый из нас задумывался, как зарядить батарейку в домашних условиях.

Способ №1. Использование зарядного устройства

Многие из обывателей помимо обычных батареек используют аккумуляторы, для зарядки которых применяются специальные устройства. Если у вас имеются такие приспособления в домашнем обиходе, можно использовать их, чтобы зарядить севшую батарейку.

Рис. 1: использование зарядного устройства

Обратите внимание, что для такой подзарядки от сети можно использовать только щелочные или, как их еще называют, алкалиновые батарейки, а вот солевые способны запросто разрушиться и протечь, поэтому их не стоит даже пробовать заряжать.

Чтобы зарядить:

• Установите батарейку в разъем зарядного устройства, при этом следите за соблюдением полярности;
• Включите устройство в сеть;
• По накоплению достаточной величины заряда, отключите устройство от сети.

Обратите внимание, передерживать батарейки при таком способе после того, как оно подаст сигнал о завершении процесса, нельзя.

Рис. 2: показатель уровня заряда

Если ваше зарядное устройство имеет такой же тип сигнализации, как показано на рисунке, то после появления на сигнализаторе значка, свидетельствующего о том, что батарейка заряжена, его сразу необходимо отключать. Иначе батарейка надуется или потечет, а такие разрушения могут сделать невозможной ее дальнейшую эксплуатацию и засорить подзарядное устройство. Также следует заметить, если вы будете заряжать таким образом, емкость батарейки снизится на треть, из-за чего, спустя три заряда, она окончательно выйдет из строя. Поэтому бесконечно заряжать ее таким способом не получится.

Способ №2. Подключение к блоку питания.

Еще одним вариантом, при помощи которого можно зарядить батарейку, является использование блока питания. Такие устройства повсеместно используются для зарядки тех же мобильных телефонов, mp3 плееров, роутеров и прочего оборудования, питающегося напряжением от 1,5 до 3 В. Для этого вам понадобиться либо подключиться к существующим выводам блока питания, либо обрезать разъем (если блок питания больше не используется по назначению) для получения «+» и «–» выводов.

Рис. 3: Подготовка блока питания для зарядки

Чтобы зарядить батарею:

• Подключите к выводам блока питания полюсы – плюс к плюсу, минус к минусу. Обязательно следите за соблюдением полярности, иначе вместо того, чтобы зарядить, вы окончательно ее разрядите.
• В таком состоянии необходимо зарядить батарейку до тех пор, пока он не нагреется до температуры 50ºС. После этого, отключите его от блока питания.
• Подождите, пока элемент питания не остынет естественным образом. Если пренебречь этим этапом, он может попросту разорваться и прийти в негодность.
• Повторно зарядите батарею от блока, но в этот раз, подключите ровно на 2 минуты, не больше.
• После того, как зарядили второй раз, положите батарейку в морозилку на 10 минут.
• Выньте ее из морозилки и дождитесь естественного нагревания. После этого можно дальше использовать батарейку по назначению.

Заметьте, что этот способ сможет помочь 1 – 2 раза, после чего вам потребуется приобрести новую батарейку. Для такого способа также подходят только щелочные (алкалиновые) модели.

Способ №3. Принудительное нагревание.

Восстановить работоспособное состояние может помочь воздействие высоких температур. Этот способ не самый простой и относительно опасный, так как в случае перегрева элемента питания, его разорвет. Наиболее оптимальным вариантом нагревания в домашних условиях является воздействие горячей воды.

Если у вас под краном можно отрегулировать достаточно большую температуру, подержите элемент питания под струей горячей воды. Предварительно обхватив его пинцетом или пассатижами, чтобы не обжечь руки. При этом важно обеспечивать попадание всей площади поверхности под воду.

Если у вас отсутствует проточная вода или воду в кране подогреть невозможно, вскипятите небольшую кастрюлю или кружку. Вам понадобиться такой объем жидкости, чтобы в нее можно было полностью погрузить батарейку. Следует отметить, чтобы зарядить этим методом, варить ее не нужно, а только поместить в горячую воду, поэтому после закипания дайте воде несколько минут для остывания, прежде чем помещать в нее батарейку.

Рис. 4: поместите батарейку в горячую воду

Следует отметить, что заряжать предложенным выше способом допускается не более 20 секунд. Выждав этот промежуток, достаньте питающий элемент из воды, дайте ему остыть и высохнуть. Когда он достигнет уровня температуры окружающей среды, его можно повторно использовать.

Способ №4. Уменьшить объем.

Довольно часто можно встретить варварское отношение к севшей батарейке – люди кусают их или бьют об стол. Самое невероятное, что это действительно рабочий способ, позволяющий зарядить батарейку. Единственное, на что стоит обратить ваше внимание, это метод уменьшения объема. Основная задача – это сжать внешнюю оболочку до меньшего размера.

Если вы будете кусать корпус или бить об асфальт, очень высока вероятность повредить оболочку, что сделает дальнейшую эксплуатацию невозможной. То же относиться и к другим методам приложения чрезмерного усилия, так как не любая деформация обеспечивает уменьшение объема в достаточной мере. Куда выгоднее пользоваться пассатижами или молотком, которыми равномерно прижимают всю поверхность корпуса по кругу. В некоторых ситуациях удается зарядить батарейку за счет механического воздействия до 80 — 100% от заводского уровня.

Рис. 5: уменьшение объема пассатижами

Такой метод можно использовать только один раз, так как при повторной деформации оболочки она приходит в негодность, а заряд практически не восстанавливается.

Способ №5. Кипячение.

Одним из вариантов, позволяющих зарядить батарейку, является кипячение в солевом растворе. В сравнении с предыдущими вариантами, это достаточно трудоемкий способ, так как вам понадобится разобрать батарейку. Для этого:

• Вскройте наружную оболочку при помощи ножа или любого острого предмета. Рис. 6: снимите оболочку

Данную процедуру обязательно выполняйте крайне аккуратно, чтобы не повредить внутреннюю начинку, прокладки и другие составляющие.

• После удаления оболочки, повторно проверьте целостность всех внутренних компонентов (угольного цилиндра, стержня, цинкового цилиндра).
• Подготовьте раствор для кипячения – растворите в воде из-под крана 2 столовых ложки обычной кухонной соли.
• Поместите в еще холодную жидкость разобранную батарейку и поставьте на огонь. Доведите до кипения.
• Кипятите не больше чем 10 – 15 минут, после чего достаньте ее из воды и дайте остыть.
• Когда элемент питания будет удобно брать в руки, установите на место все прокладки и внешнюю оболочку.

Восстанавливая герметичность, не лишним будет заклеить оболочку клеем или залепить пластилином. При герметизации следите за тем, чтобы клей не покрывал контактную поверхность.

Способ №6. Заправка батареи.

Еще один способ – внедрение химически активных реагентов в порошковый слой. Для этого при помощи тонкого острого предмета проделайте хотя бы пару отверстий в крышке, чтобы они проходили вдоль графитового стержня.

Рис. 7: принцип проделывания отверстий

Глубину этих отверстий лучше предварительно замерить и отметить на шиле таким образом, чтобы она не превышала 3/4 от общей глубины батарейки. В проделанные отверстия необходимо залить активную жидкость. В качестве таких реагентов может выступать тот же уксус или 8 – 10% соляная кислота.

После заливки кислоты или уксуса в отверстия необходимо подождать несколько минут для ее впитывания в порошок. После этого повторите процедуру хотя бы 2 – 3 раза, с такими же промежутками времени для впитывания жидкости. В результате вы получите заряженную батарейку с восстановлением уровня заряда до 70 – 80% от заводской величины.

Следует отметить, что для закрепления полученного результата герметизируйте отверстия при помощи того же пластилина, воска или других бытовых герметиков. Выбор конкретного варианта должен зависеть от ваших потребностей, если вы хотите, чтобы батарейка продержалась, хотя бы до утра, вам хватит и пластилина. Если же она должна продержаться до конца похода, возьмите смолу или клей.

Из предложенных вам способов, которые позволяют зарядить батарейку, выбирайте тот, который является наиболее подходящим в вашей ситуации. Но, применяя любой из них, помните, что бесконечно продлять работоспособность не получится, а некоторые модели могут вообще не зарядиться. Поэтому рано или поздно вам придется приобрести новые батарейки. А если вам понравился процесс зарядки элемента питания, лучше приобретите аккумуляторы, они куда более эффективны при частой подзарядке.

Видео способы

Источник