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De ano para ano, a produção de petróleo está se tornando cada vez mais complexa e o combustível obtido com isso está se tornando cada vez mais caro. Nos países da UE, eles geralmente ameaçam parar de produzir motores a gasolina, querem substituir todos os veículos por carros elétricos. Mas as baterias de lítio ainda estão longe do ideal e, a propósito, não têm pressa de se tornarem ideais. No melhor dos casos, com uma única carga de bateria de lítio, será possível percorrer uma distância máxima de 700 km, após o que você precisará carregar a bateria por cerca de uma semana e, se você usar uma tomada comum para carregar, geralmente levará muito tempo. E você imagina o que acontecerá se todos começarem a carregar constantemente seus carros elétricos, quais serão as grandes cargas na rede elétrica e quanta tensão será drenada. Em geral, o futuro das baterias de lítio ainda é bastante vago e a cada ano mais e mais pesquisas são dedicadas à busca de novas opções de baterias.
Como você sabe, o metal que consome mais energia é o alumínio. Já em nosso tempo, em alguns protótipos de baterias de alumínio, você pode dirigir cerca de 2000 km sem recarregar, e recarregar esse tipo de bateria leva apenas 15 minutos, após o qual você pode ir mais longe por cerca de 2000 km.
A recarga de baterias de alumínio difere da recarga de baterias à base de lítio. No entanto, não há nada complicado, basta inserir um novo alumínio, despejar o eletrólito e despejar um novo eletrólito, tudo é essencialmente o mesmo que a gasolina um carro, apenas este é um carro elétrico e não há cargas na rede elétrica. Além disso, você não precisa produzir um grande número de tomadas com fios com uma enorme seção transversal para carregar todos esses carros elétricos.
Mas nem tudo é tão bom aqui. Obter eletricidade do alumínio não é tão fácil quanto gostaríamos. Primeiro, vamos descobrir qual é o princípio da bateria de alumínio-ar.
Para que essa bateria comece a funcionar, serão necessários 2 eletrodos: um naturalmente de alumínio e o segundo de grafite. Ambos os eletrodos estão em uma solução eletrolítica.
O sal (NaCl) pode ser usado como eletrólito, mas com ele você pode aumentar a tensão para cerca de 0,7V. A tensão do eletrólito alcalino (NaOH) já pode ser aumentada mais, para cerca de 1V.
Durante a reação química, o alumínio é revestido com uma camada de hidróxido de alumínio (Al (OH) 3), que afunda gradualmente no fundo do tanque. E na superfície do eletrodo de grafite são formadas bolhas de hidrogênio, que por sua vez levam a um aumento na resistência e uma queda na tensão, esse processo é chamado de polarização.
O primeiro problema com a precipitação do hidróxido de alumínio pode ser eliminado simplesmente aumentando a capacidade de assentamento do produto gasto, mas o segundo problema pode ser ajudado por uma massa despolarizante à base de óxido de manganês, que se tornará hidróxido de manganês durante a operação.
De fato, temos uma bateria alcalina comum, mas apenas uma muito grande. Mas um novo problema surge. O fato é que o óxido de manganês também é consumido e também precisará ser trocado. E precisamos garantir que apenas o alumínio seja gasto. Para fazer isso, tome oxigênio do ar circundante. É aqui que a bateria de ar e alumínio começa. Uma das paredes só precisa ser substituída por uma membrana permeável aos gases, e o eletrodo de grafite precisa ser substituído por uma mistura de grafite e óxido de manganês por nanopartículas de platina ou prata.
O óxido de manganês com nanopartículas de metais nobres não reage, mas atua como um catalisador, devido ao qual o hidrogênio do eletrólito é oxidado pelo oxigênio no ar.
A tecnologia para a produção de óxido de manganês com inclusões de nanopartículas de prata não é, em princípio, complicada e pode ser experimentada em condições artesanais. Mas neste artigo, discutiremos como fazer a opção mais econômica para uma bateria que recebe energia do alumínio. As instruções a seguir são obtidas no canal de TV do Fiery no YouTube. Mais detalhes no vídeo original do autor:
A versão de orçamento máximo da grafite são inserções de contato de verão para ônibus elétricos. Eles podem ser encontrados absolutamente grátis nas paradas finais de trólebus, ou você pode comprá-los, eles não são caros, o autor os encontrou à venda por 22 rublos cada.
Em seguida, precisamos de um álcali. Aqui está uma ferramenta para limpar tubos em sua composição contém cem por cento de álcalis de sódio.
Para iniciar a reação alcalina, precisamos de um pouco, basta 1 g de alcali por 0,5 l de água.
Antes de tudo, vamos verificar se é realmente necessário um eletrodo de grafite nesta bateria. Para experiência, vamos pegar este eletrodo de aço inoxidável.
Agora, colocamos a placa de alumínio e o eletrodo de aço inoxidável no álcali, conectamos o multímetro e vemos quantos volts ele produz.
Como você pode ver, ficou em torno de 1.4V. Agora vamos verificar a corrente de curto-circuito.
A corrente de curto-circuito saiu na região de 20mA. Que conclusões podem ser tiradas: teoricamente, em condições extremas, é possível montar uma bateria de canecas de aço inoxidável e papel alumínio.
Em seguida, teremos um eletrodo de cobre feito de cobre elétrico.
Como podemos observar, a tensão acabou sendo ligeiramente superior a 1,4V, mas a corrente de curto-circuito foi inicialmente alta, mas depois começou a ceder rapidamente e o cobre também começou a ficar coberto com um revestimento escuro, provavelmente esse efeito foi causado por impurezas na água, uma vez que a água Nesta experiência, o autor deu um toque em um toque.
Agora mergulhe o eletrodo de grafite na solução eletrolítica.
Com este eletrodo, obteve-se uma tensão de 1,3 V, a corrente de curto-circuito parou na região de 17 mA. À primeira vista, parece que o eletrodo de aço inoxidável é mais eficiente, mas a área de superfície do eletrodo é maior, portanto ainda não se sabe qual grafite ou aço inoxidável é melhor.
Como a grafite possui uma resistência bastante grande, é necessário lidar com isso de alguma forma. É necessário fabricar eletrodos a partir de um material que conduz bem, e a grafite deve estar apenas em sua superfície.Foi decidido perfurar a grafite e, nos furos resultantes, cortar a rosca dos parafusos m6.
O resultado é um eletrodo de aço com uma concha de grafite.
A resistência da grafite não perfurada é de cerca de 4,5 Ohms, mas da grafite perfurada é de cerca de 1,7 Ohms.
Na face, uma diminuição na resistência e, consequentemente, a eficácia da estrutura aumentará. Em outros experimentos, usaremos água destilada.
O primeiro experimento com um eletrólito, no qual 4 g de álcalis por 1 litro de água.
Corrente de curto-circuito resultou em 150mA. O próximo eletrólito tem uma concentração de 6 g de álcalis por 1 litro. Bem, e assim por diante, cada vez aumentaremos a concentração em 2 g até atingirmos uma concentração na qual a corrente não aumentará.
Mesmo que uma bateria tão simples não tenha uma grande eficiência de corrente, ela pode funcionar por muito tempo e qualquer alumínio pode ser usado como eletrodo, que pode ser facilmente derretido em eletrodos de qualquer formato, por exemplo, latas de alumínio várias bebidas alcoólicas e não alcoólicas, folha de chocolate, etc.
Como resultado, depois de todos os experimentos com diferentes concentrações de eletrólito, fica claro que, com esse design da bateria, não faz sentido adicionar mais de 12 g de álcalis a 1 litro de água, ou seja, obtemos cerca de 1% de solução.
Em seguida, o autor montou outro clipe, composto por 3 eletrodos.
Duas baterias fornecem uma voltagem mais alta e menos perdas, portanto o resultado é melhor.
Agora, vamos pegar um balde de eletrólito, um pedaço grande de alumínio e 2 eletrodos de aço inoxidável.
Em um balde, uma concentração de eletrólitos de 10g / 1l. Corrente de pico 1.3A, caiu para 520mA. Com toda a enorme área de aço inoxidável, ela não se compara à grafite, porque era de 600mA com grafite. A propósito, o hidrogênio é liberado durante a reação, que também pode ser coletada e usada como fonte de energia. Em suma, há espaço para crescer. Por enquanto é tudo. Obrigado pela atenção. Até breve!