Как сделать аккумулятор

Самодельная батарейка из подручных средств

Как можно сделать аккумуляторы, используя электролит и электроды, рассмотрено выше. Теперь о том, как быстро собрать источник тока однократного действия. Батарейка – это гальванический источник электричества, который не имеет способности восстанавливаться.

Способ первый: батарейка из лимона

Мякоть лимона содержит лимонную кислоту, она послужит электролитом. В качестве электрода выступают оцинкованный гвоздик и отрезок медной проволоки. Они втыкаются в лимон на расстоянии 50-100 мм друг от друга. Реакция окисления запускает движение электрического тока.

Батарейка из лимона

Способ второй: банка с электролитом

Литровую стеклянную банку используют в качестве ёмкости. В качестве электродов берутся цинковая и медная пластины. К пластинам прикрепляются провода, сами они опускаются в банку с электролитом. Им служит 20% раствор серной кислоты. Также можно использовать хлористый аммоний (нашатырь). На 100 мл воды берут 50 г. порошка. Уровень электролита не достигает края банки на 15-20 мм.

Ёмкость с электролитом

Осторожно! Работа с серной кислотой при приготовлении электролита подразумевает добавление воды в кислоту, а не наоборот. При приготовлении раствора необходимо использовать стеклянную посуду и стеклянную или деревянную палочку для перемешивания

Способ третий: медные монеты

Принцип использования медного катода и алюминиевого анода рассмотрен в этом способе. Процесс изготовления источника тока следующий:

• по форме медных монет одного размера (медный пятак) вырезают кружочки из алюминиевой фольги и плотного картона (обложка старой книги);
• монеты очищаются путём погружения в уксус, им же пропитываются и кружочки картона;
• картон вставляется между монетой и кружком фольги, которые служат катодом и анодом.

Собранная таким образом батарея будет работать до тех пор, пока не высохнет электролит, пропитавший картонные кружки.

Батарейка из монет и алюминиевой фольги

Способ четвертый: батарейка в пивной банке

Сам корпус пивной банки (алюминиевый) служит анодом (минус), в качестве катода используют графит. При изготовлении выполняются следующие шаги:

• удаляется верхняя часть банки;
• пенопластовый кружок диаметром, равным внутреннему диаметру банки, и толщиной не менее 10 мм укладывается на дно банки;
• в его центр вставляется графитовый стержень подходящего диаметра;
• свободное пространство между ним и стенками банки заполняется угольной крошкой;
• соляным раствором (5 ст. л. соли на 0,5 л воды) заполняется полученный элемент;
• верхняя часть устройства заливается расплавленным парафином или стеарином (от свечи);
• к стержню и корпусу банки с помощью зажимов «крокодил» присоединяются провода.

Батарейка в пивной банке

Способ пятый: батарейка из картошки

Это вариант использования химической реакции окисления между медными и оцинкованными полосками, в качестве электролита используется мякоть картофеля.

Внимание! Полученные напряжения таких источников настолько малы, что подобные конструкции могут служить лишь в качестве опытов для изучения происхождения электричества. Батарейка из картошки

Батарейка из картошки

Способ шестой: графитовый стержень

Графитовый сердечник обматывается пористой фибровой салфеткой. Поверх него наматывается по спирали алюминиевая проволока. Вся конструкция опускается в подходящий по размеру стакан, заполненный «Белизной». Водный раствор хлорки служит электролитом.

Графитовый стержень как электрод батарейки

Несмотря на всё разнообразие способов и видов самодельных источников тока, все они работают, благодаря электролитическим процессам и химическим реакциям окисления. Правильно подобранные пары элементов для анода и катода, а также использование подходящего электролитического раствора дают реальные результаты. Можно сделать аккумулятор своими руками для питания гаджетов и малогабаритных устройств.

Состав и устройство щелочной батарейки

Зная конструкцию источника тока, можно выяснить принцип работы устройства. Так, электрический ток здесь вырабатывается при помощи анода и катода. Последний состоит из элементов:

• диоксида марганца;
• специальных связующих компонентов;
• ацетиленовой сажи или графита;
• щелочного раствора гидроксида калия.

В некоторых элементах вместо гидроксида калия используется растворы натрия или лития. Для придания более густой консистенции в электролиты добавляют специальные природные или синтетические вещества.

Анод изготавливают из покрытого антикоррозийным покрытием цинка. Раньше для этого применяли ртуть или свинец. Современные батарейки содержат менее вредные вещества, например, алюминий.

Конструкция щелочных батареек мало чем отличается от солевых, только все элементы здесь располагаются в других местах:

1. Вся внутренняя часть батареек заполнена пастой из цинка. Сам цинк находится в порошкообразном состоянии. Благодаря этому достигается большая площадь взаимодействия элементов. Поэтому эти батарейки могут «похвастаться» высокой энергоёмкостью, по сравнению с солевыми.
2. Цинк загущают специальным составом. При этом он вырабатывает отрицательный заряд, снимаемый стержнем из латуни.
3. Диоксид марганца смешивают с ацетиленовой сажей или другим углеродным компонентом. От анода он отделяется при помощи сепаратора.
4. За вывод положительного заряда отвечает стакан из стали, покрытый никелем.
5. Чтобы предупредить возможное замыкание компонентов, оболочку изолируют от анода.
6. При помощи тарелки из стали выводится отрицательный заряд.
7. В конструкцию входит прокладка. Она необходима для отвода газов, образовавшихся в ходе химической реакции. Стоит добавить, что по сравнению с солевыми батарейками здесь вырабатывается меньшее количество газов.
8. За безопасность отвечают газовая камера и мембрана. Они защищают от взрыва, собирая образовавшиеся газы. Если давление превысит допустимые нормы, мембрана лопнет, а электролит вытечет.

Когда были открыты гальванические элементы

Если не брать в расчёт заявления археологов о том, что ещё в Месопотамии около I века д.н.э. существовал рабочий прототип — так называемая багдадская батарейка — то первые работы в этой области принадлежат Луиджи Гальвани, итальянцу, и датируются концом XVIII века. Прямых доказательств этому заявлению нет — это всего лишь гипотеза.

Первую батарею гальванических (название как бы намекает, откуда ноги растут) элементов собрал Алессандро Вольта в 1798 году. Она представляла собой соединённые последовательно диски из сплава меди и цинка, разделённые пропитанным соляным раствором картоном. Изобретение получило название «вольтов столб».

Назначение аккумуляторных батарей

Автомобильная аккумуляторная батарея выступает как источником электрического тока, необходимого для пуска двигателя, так и резервным источником питания, в случае, если энергии, вырабатываемой генератором, оказывается мало для электроснабжения авто. Аккумуляторная батарея действует как стабилизатор напряжения, так как она выполняет роль накопителя электроэнергии, отдающего во время пуска двигателя за короткое время большой ток, и пополняемого постепенно генератором автомобиля в процессе подзарядки.

В каких сферах используется

Аккумуляторные батареи используются как дополнительный или основной источник питания. Надежность, простота в использовании позволяет применять батареи в различных областях:

• автомобильная промышленность;
• освещение в аварийном состоянии;
• переносное электрооборудование;
• медицинское оборудование;
• игрушки;
• сигнализация в разных сферах применения;
• телекоммуникационное оборудование.

Применение батареи в игрушках

Роль акб в работе приборов не оспорима. Применение источника энергии практически во всех отраслях доказывает значимость и необходимость знаний о внутреннем содержимом батарей. С использованием в автомобилях широкого разнообразия электроприборов, кондиционеров, мультимедийных центров, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией. В этом случае подпитка энергией поступает от АКБ, который кроме этого выполняет основную функцию, обеспечивает электроэнергией стартер двигателя. Водителю необходимо знать, как устроен аккумулятор, чтобы выявить сбои в работе источника энергии, назначение аккумулятора, чтобы правильно использовать ресурс, подобрать батарею к условиям эксплуатации и автомобилю. О способах и рекомендациях как проверить аккумулятор читай тут.

Состав и конструкция солевых батареек

Солевая батарея устроена очень просто. Включает она в себя следующие элементы

1. В качестве катода выступает непосредственно корпус, который изготавливается из цинка, имеет хорошую устойчивость к коррозии и хорошо очищен.
2. Для анода используют прессованный агломерат, который пропитывают электролитом.
3. В качестве электролита в батарее применяется хлорид аммония или хлорид цинка, в которые добавляют для загустения крахмал.
4. В самом центре проходит токовод, выполненный из угля и пропитанный составом парафина.
5. В верхней части располагается газовая камера. В ней скапливаются газы, образующиеся во время химической реакции.
6. Для герметизации в верхней части имеется прокладка.
7. Батарея снабжена защитным футляром из картона или жести. Его задача — предохранять от коррозии, а также утечку электролита.

Как устроены разные типы батареек, что у них внутри

Самые первые прототипы батарейки появились более 2 тыс. лет назад в Месопотамии. Да, это не шутка. Состоял такой элемент питания из глиняной вазы и медного стержня, который заливали специальным составом, напоминающим битум. Также этот состав можно было заменить винным уксусом. В итоге можно было получить напряжение около 0,5-1 В. Назвали такое приспособление «Багдадской батарейкой» (из-за места, где её нашли). Сегодня этот артефакт хранится в Национальном музее Ирака.

Однако это были самые первые элементы питания, устройство которых можно назвать примитивным. Сегодня же их производство и состав кардинально изменились, если сравнивать с «предками».

Устройство современных накопительных элементов отличается простотой. Различия между каждым типом минимальны. В основе любой конструкции есть положительный полюс (анод) и отрицательный (катод). Также в состав входит электролит. Именно от него зависят основные характеристики и параметры элемента питания:

• энергоёмкость;
• напряжение;
• срок службы;
• работоспособность при отрицательных температурах.

Кроме основных элементов в любой батарейке есть вкладыш, который выступает в роли прокладки, диафрагма, футляр и стержень из угля.

В целом, сама «начинка» может быть литиевая, щелочная и солевая. Последний вариант, можно сказать, давно себя изжил. Дело в том, что солевые батарейки имеют больше минусов, чем плюсов (если сравнивать с другими элементами питания). Но как выглядит электролит?

Внутри корпуса находятся несколько химических веществ. В солевых батарейках это цинк, диоксид магния, гидроксид калия, а также пассивный уголь.

Кроме вышеперечисленных элементов в состав батарейки могут входить и другие:

• никель;
• литий;
• свинец;
• ртуть — сегодня она практически не используется;
• железо;
• алюминий;
• свинец;
• марганец.

В алкалиновых батарейках в роли электролита выступает щёлочь. Благодаря её свойствам данное изделие работает стабильно на протяжении всего срока эксплуатации, медленнее разряжается, работает даже при минусовой температуре и отличается более длительным сроком службы.

Неопытные пользователи могут подумать, что проходимые химические реакции отличаются своей сложностью. На самом деле, это не так — здесь всё довольно просто. Химическая реакция перемещает отрицательно заряженные частицы (электроны), что в итоге и создаёт электрический ток.

В состав литиевых элементов питания входит (как уже можно понять из названия) литий. Он выступает в роли катода и имеет наивысший отрицательный потенциал. Стоит отметить, что данный химический элемент — органический, благодаря чему батарейка получила улучшенные характеристики.

Если рассматривать по типам, то у каждой батарейки могут быть свои элементы. Например, у «таблетки» в составе имеется оксид ртути и порошок цинка. Крона отличается более сложным составом:

• по два положительных и отрицательных контакта;
• пластиковые пластины, которые расположены в верхней и нижней части изделия;
• шесть отдельных элементов питания, соединённые между собой;
• стержень из угля;
• изоляционная пластина;
• обёртка.

Также в состав такого изделия входит корпус, но о нём расскажем отдельно.

Как правильно эксплуатировать аккумуляторные батарейки

Первое правило — это использование батареек одинаковой емкости с одинаковым уровнем заряда. желательно, чтобы и производитель был один и тот же. Тут примерно все так же как с оперативной памятью в компьютере. Только вот в двухканальном режиме батарейки вряд ли заработают.

Ну и второе правило, про которое все обычно забывают, не стоит дожидаться полной разрядки батареек. Лучше подзаряжать их заранее. В противном случае срок службы батареек резко снизится.

По личному опыту скажу, что данное правило я никогда не соблюдал (трудно определить степень зарядки батареек при использовании их в компьютерной мыши и клавиатуре), но особых проблем с батарейками я не испытываю. работают вот уже третий год как часы.

Но если вы используете батарейки в фонарике и видите, что яркость света резко снизилась, то лучше прибегнуть к подзарядке. Так вы себя еще и обезопасите в случае неожиданного отключения электроэнергии (о котором, так уж повелось, никто как правило заранее не сообщает), при котором этот самый фонарик вам поможет пережить темноту.