También, en una verdadera red por colapso – es decir, el escenario de Mad Max, la habilidad de hacer baterías de robaban materiales puede venir en práctica. Ahora antes de llegar demasiado excitado, si consigues un voltio por celda de batería que está haciendo muy bien, tomará muchas de estas células para obtener energía utilizable. Como dije, no es rentable en la mayoría de las situaciones imaginables.
En el video hacemos una batería usando un tarro de masón, algunos cobre, algunos aluminio y algún blanqueador fuerte. Básicamente, cualquier dos tipos diferentes de metal pueden ser colocados en una solución conductora y obtienes una batería. En algunas escuelas enseñan todavía un experimento que consiste en la introducción cobre y tiras de cinc en un limón o una papa para hacer una batería.
Una vez que la química básica, siéntase libre de experimentar – he visto las instrucciones para hacer las células grandes de aluminio latas de refresco clavados juntos e inserta en largos tubos de PVC. Ahora estoy experimentando con tubos de PVC, varilla de tierra y tubo de aluminio.
Si desea ver el procedimiento, por favor vea el video.
Como prometí en el video, este artículo hablará sobre la teoría de las baterías un poco más detalladamente.
Este es sólo un rápido abajo y sucio – si desea obtener más información, usted puede hacer una búsqueda en internet para los siguientes tipos de batería:
Batería de Edison (Ferro)
Cobre, Zinc, ácido (cualquier tipo de ácido acético en una batería de vinagre, fosfórica en una batería de coque)
Cobre, Zinc, sal (como las baterías de cloro)
Cobre, cinc, aire
Cobre, aluminio, ácido
Cobre, aluminio, sal
Cobre, aluminio, aire
Básicamente
Átomos del metal se mantienen unidas por atracciones eléctricas entre los núcleos y los electrones alrededor de los átomos.
Cuando se coloca una tira de metal en un vaso de agua, las moléculas de agua interactúan con los átomos de metal en la superficie de la tira. Las moléculas de agua son polares, lo que significa un lado es ligeramente positivo y el otro lado es un poco negativo. Esto es porque los dos átomos de hidrógeno no están en lados opuestos del átomo de oxígeno, pero en cambio son unos 105° aparte. El hidrógeno es positivo y el lado del oxígeno es negativo.
En el lugar donde se unen el agua y el metal, algunos de los átomos de metal son atraídos por el lado negativo de las moléculas de agua. Esta atracción permite que el átomo del metal dejar uno o más de sus electrones detrás en la tira del metal y otros para moverse en el agua.
Debido a este movimiento de electrones un átomo de metal se queda con una carga eléctrica negativa muy pequeña. Esta pequeña carga no tira mucho en el ion del metal que ha dejado la banda. Pero puesto que hay un gran número de átomos en la superficie de la tira del metal, y una enorme cantidad de iones metálicos está en el agua en un momento dado la tira del metal termina con una ligera carga negativa.
Algunos metales Sujete sus átomos más bien que otros. Esto significa que algunas bandas de metal serán más negativas cuando se coloca en agua que otros.
Si una tira de metal tiene más electrones extras que otra tira de un metal diferente, los electrones extras se deriven la primera tira a la segunda, hasta que ambos tienen la misma carga e igual uno al otro. Sin embargo, antes de que los electrones pueden fluir de una tira para el otro, es necesario un camino conductor.
Les damos ese camino cuando conectamos dos tiras de metales diferentes con un alambre. Los electrones luego fluyen a través de ese cable, creando una corriente eléctrica.
Baterías de plomo-ácido (usaremos cobre y zinc como ejemplo)
En el caso de las tiras de cobre y zinc, el cobre se aferra a sus átomos más fuertemente que el zinc hace. Eso significa que la tira de zinc es más negativa que la tira de cobre. Los electrones fluirán desde el cinc al cobre.
Cuando finalmente se equilibran las fuerzas, se termina la tira de cobre con más electrones que la tira de zinc. La tira de zinc ahora tiene menos electrones, y que no puede atraer los iones de zinc a la tira.
Si nuestra batería sólo tenía agua en lo que sería el final de la batería. Pero esta batería tiene agua más un ácido. Un ácido tiene un ion de hidrógeno fácilmente separado (en el video que menciono acerca de las soluciones iónicas). Los iones de hidrógeno son positivos, y la parte restante del ácido se convierte en negativo cuando pierde el ion de hidrógeno. En una batería que hacen con que acabaría con los iones de fosfato de sodio (ácido fosfórico), en una batería de vinagre (ácido acético) tienes iones de acetato a la izquierda.
Cuando todos los iones de zinc cargados positivamente chocan los negativamente cargado fosfato/acetato u otros iones ácidos que el ion fosfato es más fuertemente atraído por el ion de zinc que los iones de hidrógeno.
El ion de hidrógeno cargado positivamente es atraído a la tira de cobre, ya que la tira de cobre tiene los electrones extras y por lo tanto es negativa (enfrente cargos atraer).
Los iones de hidrógeno atraen a los electrones del cobre y se convierten en átomos de hidrógeno neutro. Estos se unen en pares y se convierten en moléculas de hidrógeno, se forman burbujas en la tira de cobre. Las burbujas a ser suficientemente grandes como para flotar hasta la superficie y salir del sistema completamente. (que es por eso que ventilar las baterías para evitar que el hidrógeno explosivo recogida)
Ahora la tira de cobre ya no tiene los electrones extras. Atrae a más de la tira de cinc a través del cable de conexión, como lo hizo cuando primero estaba conectado el cable.
Los iones de cobre al lado de la tira de cobre no son como atrajo a la franja como eran antes. Los iones de hidrógeno seguir tomando los electrones que los iones de cobre. Así los iones son libres de moverse a través del líquido.
En la tira de cinc, se eliminan los iones de zinc, dejando electrones extras. Algunos de los electrones viajan a través del cable a la tira de cobre. Pero algunos de ellos los iones cobre que tropezar con la tira de zinc. Los iones agarrar los electrones y se convierten en átomos de cobre. Podemos ver los átomos acumularse sobre la tira de zinc. Se ven como una película negra, porque el oxígeno en el agua se combina con el cobre a óxido de cobre negro de forma. (Galvanoplastia nadie...)
Finalmente, todos del zinc es devorado, y el óxido de cobre y cae en un montón bajo donde la tira de cinc solía ser. La batería ahora está muerta, y no hay más electrones fluyen a través del cable. Si no hay una gran cantidad de ácido en el agua, el ácido puede han utilizado primero, dejando el metal. (int el video que menciono diciendo más fuerte a la solución de blanqueador más fuerte la batería pero el tiempo más corto va a durar)
Sal baterías (pilas)
Cuando se utiliza una solución de sal en vez de ácido en el agua tiene una química diferente.
Sal se descompone en agua para que los iones de sodio positivo e iones negativos de cloruro. Estos iones reducen la energía necesaria para que agua se divide en iones de hidróxido (OH-) y los iones de hidrógeno H + (los iones de hidrógeno rápidamente encontrar otra molécula de agua y crear iones hidronio, H3O +).
En la tira de cinc, el ion de zinc se combina con cuatro iones de hidróxido para formar un ion del zincate (Zn(OH)42-), dejando dos electrones en la tira de zinc. Los iones de cloro de la sal entonces se combinan con las sobras de los iones hidronio cuando los iones de hidróxido fueron quitados por el zinc y formar el ácido clorhídrico.
Sobre en la tira de cobre, cuatro electrones se combinan con oxígeno disuelto en el agua y dos moléculas de agua para formar cuatro iones de hidróxido. Los iones sodio de la sal se combinan con estos iones de hidróxido para hacer hidróxido de sodio. (Esto es la química detrás del generador de cloro de 12 voltios de un video anterior)
El ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio se combinan en sal. La sal es tan sólo en la imagen como una forma de mover cargas a través del agua. No se utiliza para arriba.
Podemos resumir lo que sucede en la tira de zinc (llamada ánodo así
Zn + 4OH-⇒ Zn (OH) 42 - + 2e-
4 Cl - + 4H2O ⇒ 4HCl + 4OH-
Zn (OH) 42-⇒ ZnO + H2O + 2OH-
En la tira de cobre (llamada cátodo) tenemos:
O2 + 2H2O + 4e-⇒ 4OH -
4Na + + 4OH-⇒ 4NaOH
Es por eso que a veces se llama una batería de zinc-aire. El oxígeno del aire se combina con el zinc.
El electrodo de cobre es sólo para llevar a cabo los electrones y no participa en la química. Puede ser reemplazada con una varilla de carbono.
Puede observar que después de un cortocircuito mientras que se agota el oxígeno en la batería y la corriente (y así el brillo del LED) comienzan a disminuir. Revolviendo el agua salada ayuda a poner más oxígeno en el agua y el LED es brillante otra vez.
