Самодельный источник тока, медно-купоросный элемент Дата: 23.11.2011 Раздел: Сделай сам
Описано изготовление самодельной гальванической батареи и её использование в автономных условиях для зарядки различных гаджетов.
Самодельный медно-купоросный элемент.
Ниже описана подробная информация по изготовлению самодельного медно-купоросного элемента, а моя сборка, это быстрая грубая сборка, которая наглядно показывает работу медно-купоросного элемента.
Как видно из фото элементы сделаны по ниже описанной схеме, но с грубыми нарушениями, но как показала практика, и такие элементы объединенные в батарею, способны питать светодиодные фонари и заряжать мобильные телефоны. В этой самодельной конструкции из-за недоступности чистого цинка, применён алюминиевый электрод, но э.д.с.алюминия ниже чем у цинка,составляет 0,6 В, то есть одна банка даёт 0,6 вольт, из-за этого прибор состоит не из 4-х банок,а из 6-ти, чтобы получить 3,6 вольт. (Для зарядки телефонов в них надо подавать 5В, т.к. конечное напряжение зарядки встроенного аккумулятора 4.2В. Прим.Ред.)
При испытании данного прибора не было никаких измерительных приборов, но, как видно из фото, прибор свободно обеспечивает свечение 12-ти светодиодов - ток потребления 200мА, и заряжает мобильный телефон - ток потребления 400мА.
При испытании элемент зарядил батарею телефона ёмкостью 750мАч за 1ч 40 минут.
Примерные технические характеристики батареи элементов, состоящей из 6-ти банок, емкостью 0,33л.: 3,7Вольт, ток замыкания около 500мА, ёмкость 25-30А/ч.
В ходе испытания батарея элементов стабильно проработала на одной столовой ложке купороса около 100 часов при токе разряда примерно 200мА, сейчас прибор также работает, но сила тока значительно меньше и составляет около 80мА, купорос практически истрачен, таким образом если посчитать, то можно определить, сколько времени вообще элементы проработают на определённом количестве купороса, питая определенные приборы.
Конструкция одного элемента видна на рисунке ниже.
Медно-цинковые гальванические элементы с медным купоросом.
Эти элементы чаще всего применялись для питания радиолюбительской аппаратуры,так как они наиболее просты в изготовлении и обладают устойчивым напряжением по сравнению с другими химическими источниками питания, и практически почти не поляризуются. Кроме того они очень дёшевы и удобны в эксплуатации. Благодаря этим качествам они получили широкое распространение и применение в радиолюбительской среде прошлых лет.
Сейчас же когда портативная электроника стала очень экономична, такие химические источники питания могут обеспечивать как зарядку телефонов, фонарей, к примеру на даче, так и автономное, длительное питание КПК, телефонов, светодиодных фонарей, светильников.
Простейшие медно-купоросные элементы собираются обычно в стеклянных банках объемом в 0,5-1 литр.
Порядок изготовления.
В этой конструкции в качестве алюминиевого электрода использовались алюминиевые банки (пивные) и другие изделия из алюминия. Если будут использоваться алюминиевые банки, то их нужно тщательно зачистить от защитного внутреннего слоя и внешних надписей, т.к. они не пропускают ток.
- Сначала внутренняя поверхность банки обмазывается вазелином или салом на расстоянии 3-4 сантиметра от верхнего края банки,это делается для того чтобы предупредить выползание кристаллов солей из сосуда элемента.
- Далее из тонкого листа меди,или латуни или свинца изготавливается цилиндр по внутреннему диаметру и высоте банки.
- Далее в цилиндре надо с одной стороны сделать двойные прорези на глубину 4-5 мм. и получившиеся скобки загнуть наружу, для того, что-бы цилиндр висел на них, на горлышке банки, не доходя до дна банки на 5 см. После изготовления припаять к нему медный провод, это и будет (+).
- Далее изготавливается диафрагма, она изготавливается из картона из которого делается цилиндр по длине банки или короче банки на 5 см., а потом к нему пришивается нитками картонное дно так, чтобы не оставалось щелей, а места сшивки пропитываются горячим парафином чтобы герметизировать дно от вытекания жидкости.
- Далее на цилиндр плотно наматывают несколько слоёв пергамента или газетной бумаги,предварительно вымоченного в солёном растворе,чтобы не оставалось воздушных прослоек, и после получившейся "стакан" плотно обшивается обёрнутой в несколько слоёв тканью для механической прочности.
- Потом на верх диафрагмы наклеивают или пришивают кольцо ,чтобы стакан не проваливался и места крепления обмазывают горячим парафином. В кольце делают отверстие, через которое в банку наливается вода и вставляется мешалка для помешивания купороса.
- Потом в диафрагму надо налить раствор поваренной соли и оставить на несколько часов, правильно собранная диафрагма не должна подтекать, а её поверхность должна быть всего-лишь влажной.
- Далее по внутреннему диаметру диафрагмы изготавливается из листа цинка цилиндр к нему припаивается медный провод который будет служить (-). Цинковый цилиндр должен свободно входить в диафрагму, но при этом быть как можно ближе к её стенкам, то есть ближе к медному цилиндру, чтобы уменьшить внутреннее сопротивление и, соответственно, повысить эффективность.
Сборка элемента.
В чистую банку, если 0,5л., насыпают столовую ложку медного купороса, вставляют мешалку, а потом устанавливают диафрагму, наполненную раствором поваренной соли, после в то отверстие, которое делалось для мешалки, в банку наливается вода, а затем вставляется в диафрагму цинковый цилиндр. После сборки элемент полностью готов к работе, остаётся соединить элементы последовательно, как обычные батарейки, и питать и заряжать приборы.
Применение пористой диафрагмы обусловлено разделением электролитов, то есть разделением кристаллов купороса и соляного раствора от смешивания, иначе купорос бурно вступает в реакцию и слишком быстро расходуется, даже когда элемент не используется, а через диафрагму расход купороса равномерен и экономичен, что обеспечивает долгую работу источника тока - гальванического элемента.
Уход за элементом заключается в периодической заправке купороса, смене электролита и очистке от окисления электродов. При потреблении тока около 600мА (сотовый телефон), батарея, состоящая из 4-х полулитровых элементов элементов проработает на одной заправке купороса (4 стол.л.) около месяца, при условии использования его каждый день около 6 часов. При падении мощности периодически мешалкой надо взбалтывать медный купорос. За время работы в течении месяца израсходуется около 100г. купороса, и 40г. цинка,
Примечание. Если заменить цинк на алюминий, то элементов надо не 4 или 5, а 6 или 7, соединенных последовательно, так как э.д.с. алюминия ниже чем у цинка и составляет 0,4-0,6V.
