تحية طيبة سكان موقعنا!
من سنة إلى أخرى ، أصبح إنتاج النفط معقدًا بشكل متزايد وأصبح الوقود الذي تم الحصول عليه منه أكثر تكلفة. في دول الاتحاد الأوروبي ، يهددون عمومًا بالتوقف عن إنتاج محركات البنزين ، ويريدون استبدال جميع السيارات بالسيارات الكهربائية. لكن بطاريات الليثيوم لا تزال بعيدة عن المثالية ، وبالمناسبة ، فهي ليست في عجلة من أمرها لتصبح مثالية على الإطلاق. في أفضل الأحوال ، على شحنة واحدة من بطارية الليثيوم ، سيكون من الممكن تغطية مسافة لا تزيد عن 700 كم ، وبعد ذلك سيكون عليك شحن البطارية لمدة أسبوع تقريبًا ، وإذا كنت تستخدم منفذًا عاديًا للشحن ، فسيستغرق الأمر عمومًا الكثير من الوقت. وأنت تتخيل فقط ما سيحدث إذا بدأ الجميع بشحن سياراتهم الكهربائية باستمرار ، وما هي الأحمال الضخمة على شبكة الكهرباء ، ومقدار الجهد الذي سيتم تصريفه. بشكل عام ، لا يزال مستقبل بطاريات الليثيوم غامضًا تمامًا ويكرس كل عام المزيد والمزيد من البحث للبحث عن خيارات جديدة للبطارية.
كما تعلم ، فإن الألمنيوم هو أكثر المعادن كثافة في استهلاك الطاقة. بالفعل في عصرنا على بعض النماذج الأولية لبطاريات الألومنيوم ، يمكنك القيادة لمسافة 2000 كم تقريبًا دون إعادة الشحن ، وتستغرق إعادة شحن هذا النوع من البطاريات 15 دقيقة فقط ، وبعد ذلك يمكنك الذهاب إلى أبعد من ذلك لحوالي 2000 كم.
تختلف بطاريات إعادة الشحن عن شحن بطاريات الليثيوم. ومع ذلك ، لا يوجد شيء معقد فيه ، تحتاج فقط إلى إدخال ألمنيوم جديد ، صب المنحل بالكهرباء وصب في المنحل بالكهرباء الجديد ، كل شيء هو في الأساس نفس البنزين سيارة، هذه فقط سيارة كهربائية ، ولا توجد أحمال على شبكة الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك ، لا تحتاج إلى إنتاج عدد كبير من المنافذ بأسلاك ذات مقطع عرضي ضخم لشحن جميع هذه السيارات الكهربائية.
ولكن ليس كل شيء سلسًا هنا. الحصول على الكهرباء من الألمنيوم ليس بالسهل كما نرغب. أولاً ، دعنا نفهم ما هو مبدأ بطارية الألومنيوم والهواء.
لكي تبدأ هذه البطارية في العمل ، ستكون هناك حاجة إلى قطبين كهربائيين: أحدهما طبيعي من الألومنيوم ، والثاني من الجرافيت. كل من هذه الأقطاب الكهربائية في محلول المنحل بالكهرباء.
يمكن استخدام الملح (NaCl) كمحلل للكهرباء ، ولكن مع ذلك يمكنك رفع الجهد إلى حوالي 0.7V. يمكن رفع جهد الكهارل القلوي (NaOH) أكثر بالفعل ، إلى حوالي 1V.
أثناء التفاعل الكيميائي ، يتم طلاء الألمنيوم بطبقة من هيدروكسيد الألومنيوم (Al (OH) 3) ، والتي تغرق تدريجيًا في قاع الخزان. وعلى سطح فقاعات الهيدروجين الكهربائي الجرافيت ، والتي بدورها تؤدي إلى زيادة المقاومة وانخفاض الجهد ، تسمى هذه العملية الاستقطاب.
يمكن التخلص من المشكلة الأولى مع ترسيب هيدروكسيد الألومنيوم من خلال زيادة السعة ببساطة حيث سيستقر المنتج المستهلك ، ولكن يمكن مساعدة المشكلة الثانية من خلال كتلة إزالة الاستقطاب على أساس أكسيد المنغنيز ، والتي ستتحول إلى هيدروكسيد المنغنيز أثناء التشغيل.
في الواقع ، حصلنا على بطارية قلوية عادية ، ولكن فقط بطارية كبيرة جدًا. ولكن تنشأ مشكلة جديدة. والحقيقة هي أن أكسيد المنغنيز يتم استهلاكه أيضًا ويجب تغييره أيضًا. ونحن بحاجة للتأكد من إنفاق الألمنيوم فقط. للقيام بذلك ، خذ الأكسجين من الهواء المحيط. هذا هو المكان الذي تبدأ فيه بطارية الألومنيوم والهواء. يحتاج أحد الجدران فقط إلى استبداله بغشاء قابل للاختراق بالغاز ، ويجب استبدال قطب الجرافيت بمزيج من الجرافيت وأكسيد المنغنيز مع جزيئات نانوية بلاتينية أو فضية.
لا يتفاعل أكسيد المنغنيز مع الجسيمات النانوية المعدنية النبيلة ، ولكنه يعمل كمحفز ، والذي يتأكسد الهيدروجين من الإلكتروليت بواسطة الأكسجين في الهواء.
إن تقنية إنتاج أكسيد المنغنيز مع شوائب من الجسيمات النانوية الفضية ليست معقدة من حيث المبدأ ويمكن تجربتها في الظروف الحرفية. ولكن في هذه المقالة سنناقش كيفية جعل الخيار الأكثر ميزانية للبطارية التي تتلقى الطاقة من الألمنيوم. يتم أخذ التعليمات التالية من قناة Fiery TV على YouTube. مزيد من التفاصيل في الفيديو الأصلي للمؤلف:
الإصدار الأقصى للميزانية من الجرافيت هو إدخالات الاتصال الصيفية لحافلات الترولي. يمكن العثور عليها مجانًا تمامًا في محطات الترولي النهائية ، أو يمكنك شرائها ، فهي ليست باهظة الثمن ، وجدها المؤلف للبيع بسعر 22 روبل لكل منهما.
بعد ذلك ، نحتاج إلى القلويات. فيما يلي أداة لتنظيف الأنابيب في تركيبتها تحتوي على مائة بالمائة من القلويات الصوديوم.
لبدء التفاعل القلوي ، نحتاج فقط إلى القليل من 1 غرام من القلويات لكل 0.5 لتر من الماء سيكون كافيًا.
بادئ ذي بدء ، دعونا نتحقق مما إذا كان هناك حاجة بالفعل إلى قطب جرافيت في هذه البطارية. للتجربة ، لنأخذ هذا القطب الفولاذ المقاوم للصدأ.
الآن نضع صفيحة الألمنيوم والقطب الفولاذي المقاوم للصدأ في القلويات ، ونربط المتر المتعدد ونرى عدد الفولتات التي يتحول إليها.
كما ترون ، اتضح أنه حوالي 1.4 فولت. الآن دعونا نتحقق من تيار الدائرة القصيرة.
تحول تيار ماس كهربائى في منطقة 20mA. ما هي الاستنتاجات التي يمكن استخلاصها: من الناحية النظرية في الظروف القاسية ، من الممكن تجميع بطارية من أكواب الفولاذ المقاوم للصدأ وورق الألمنيوم.
بعد ذلك سيكون لدينا قطب نحاسي مصنوع من النحاس الكهربائي.
كما يمكننا أن نلاحظ ، تحول الجهد إلى أعلى بقليل من 1.4 فولت ، لكن تيار الدائرة القصيرة كان عند أول ارتفاع ، ولكن بعد ذلك بدأ في الترهل بسرعة كبيرة وبدأ النحاس أيضًا في التغطية بطلاء داكن ، على الأرجح كان هذا التأثير بسبب الشوائب في الماء ، حيث في هذه التجربة ، أخذ المؤلف نقرة من نقرة.
الآن غمر قطب الجرافيت في محلول المنحل بالكهرباء.
مع هذا القطب ، تم الحصول على جهد 1.3 فولت ، توقف تيار الدائرة القصيرة في منطقة 17 مللي أمبير. للوهلة الأولى ، يبدو أن القطب الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر كفاءة ، ولكن مساحة سطح القطب غير القابل للصدأ أكبر ، لذلك لم يعرف بعد أي الجرافيت أو الفولاذ المقاوم للصدأ هو الأفضل.
نظرًا لأن الجرافيت يتمتع بمقاومة كبيرة إلى حد ما ، فأنت بحاجة إلى التعامل معه بطريقة أو بأخرى. من الضروري صنع أقطاب كهربائية من مادة موصلة بشكل جيد ، ويجب أن يكون الجرافيت على سطحه فقط.تقرر الحفر من خلال الجرافيت ، وفي الثقوب الناتجة قطع خيط البراغي m6.
والنتيجة هي قطب فولاذي بقشرة غرافيت.
تبلغ مقاومة الجرافيت غير المحفور حوالي 4.5 أوم ، ولكن الجرافيت المحفور حوالي 1.7 أوم.
على الوجه ، سيزداد انخفاض المقاومة ، وبالتالي زيادة فعالية الهيكل. في تجارب أخرى ، سنستخدم الماء المقطر.
التجربة الأولى مع المنحل بالكهرباء ، حيث 4 غرام من القلويات لكل 1 لتر من الماء.
تحول تيار ماس كهربائى 150mA. يحتوي المنحل بالكهرباء التالي على تركيز 6 جم من القلويات لكل 1 لتر. حسنًا ، وهكذا ، في كل مرة سنزيد التركيز بمقدار 2 جم حتى نصل إلى تركيز لا يزداد فيه التيار.
على الرغم من أن هذه البطارية البسيطة لا تحتوي على كفاءة تيار كبيرة ، ولكن هذه البطارية يمكن أن تعمل لفترة طويلة جدًا ، ويمكن استخدام أي ألمنيوم كأقطاب كهربائية ، والتي يمكن بسهولة صهرها في أقطاب كهربائية من أي شكل ، على سبيل المثال ، علب الألومنيوم مختلف المشروبات الكحولية وغير الكحولية ، ورقائق الشوكولاتة ، إلخ.
ونتيجة لذلك ، بعد جميع التجارب بتركيزات مختلفة من المنحل بالكهرباء ، يصبح من الواضح أنه مع هذا التصميم للبطارية ، لا معنى لإضافة أكثر من 12 جم من القلويات إلى لتر واحد من الماء ، أي نحصل على حوالي 1٪ من المحلول.
ثم قام المؤلف بتجميع مقطع آخر ، يتكون من 3 أقطاب كهربائية.
بطاريتان تعطيان جهدًا أعلى وفقدًا أقل ، وبالتالي تكون النتيجة أفضل.
الآن ، لنأخذ دلوًا من المنحل بالكهرباء ، وقطعة كبيرة من الألمنيوم وقطبين من الفولاذ المقاوم للصدأ.
في دلو ، تركيز إلكتروليت من 10g / 1l. الذروة الحالية 1.3A ، تراجعت إلى 520mA. مع كل المساحة الضخمة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، لم يتم مقارنته بالجرافيت ، لأنه اتضح أنه 600mA مع الجرافيت. بالمناسبة ، يتم إطلاق الهيدروجين أثناء التفاعل ، والذي يمكن أيضًا جمعه واستخدامه كمصدر للطاقة. باختصار ، هناك مجال للنمو. هذا كل شيء الآن. شكرا لكم على اهتمامكم. اراك قريبا!