Желая просто удовлетворить свое любопытство или оказавшись по какой-нибудь причине вдали от цивилизации, где нет ни аккумуляторов, ни батареек, добыть электричество для питания светодиодного фонарика можно при помощи доступных плодов растений: картошки, яблока, апельсина, лимона, лука и т. д. Достаточно иметь под рукой какие-нибудь соединительные провода, и совсем идеально было бы раздобыть вдобавок цинк и медь.
Проверить данную идею можно буквально на коленке: воткните в картофелину с одной стороны медную монетку или кусок медного провода, а с другой стороны — гвоздь или канцелярскую скрепку. При помощи вольтметра у вас тут же получится измерить напряжение в районе 1 вольта между данными электродами.
А суть здесь вот в чем. Клубень картофеля, яблоко, лимон, апельсин и т. д. - от природы содержат в себе не только сложные полезные вещества и витамины, необходимые нашему организму для питания.
Сок данных плодов является еще и природным электролитом, это значит, что в таком соке содержатся кислота и растворенные в ней соли. Следовательно яблоко (даже неспелое и маленькое), картофелину, лимон или апельсин, можно реально применить в качестве составной части химического источника тока, корпус ячейки которого уже готов благодаря самой природе.
Итак, что же происходит, когда мы втыкаем в такой плод с одной его стороны оцинкованный гвоздь, а с другой — медную проволоку, и замыкаем цепь? Гвоздь станет отрицательным электродом - анодом, с него электроны будут утекать в нагрузку, так как в кислой среде начнется реакция окисления цинка с высвобождением электронов. При этом каждый атом цинка отдает по два электрона.
Медь служит здесь катодом — положительным электродом. Медь является сильным окислителем, она притягивает к себе такое же количество электронов, сколько отдает цинк. То есть на катоде протекает химическая реакция восстановления. Так в цепи инициируется протекание электрического тока.
На поверхности меди реакция восстановления протекает так: положительно заряженные ионы водорода, содержащиеся в кислоте, получают недостающие электроны от цинка и превращаются в водород. Водород выходит наружу в виде пузырьков.
Около катода (меди) формируется высокая концентрация отрицательно заряженных ионов кислоты, а около анода (цинка) — положительно заряженных ионов цинка. Ионный обмен между электродами внутри такой батарейки приводит к непрерывной балансировке зарядов в электролите, когда цепь замкнута.
Что касается изначальной разности потенциалов между электродами, (когда цепь разомкнута) то она будет зависеть здесь от двух факторов: от кислотности среды и от разности электрохимических потенциалов металлов, из которых сделаны электроды. Таблица электрохимических потенциалов металлов поможет понять это более наглядно.
Таблица электрохимических потенциалов металлов
В качестве положительного электрода целесообразно брать металл, стандартный электрохимический потенциал которого положителен относительно водорода (например Cu – медь имеет электрохимический потенциал +0,34 В). Чтобы сделать отрицательный электрод, необходимо взять металл, стандартный электрохимический потенциал которого отрицателен по отношению к водороду ( например Zn – цинк имеет электрохимический потенциал -0,76 В). Разность получается довольно значительной, а именно 1,1 В.
Соединив последовательно несколько таких элементов, можно получить большее напряжение. Чтобы увеличить ток — соединяйте элементы параллельно, при этом используйте электроды по возможности большего размера, чтобы площадь взаимодействия металла с электролитом получилась бы больше, и окислительно-восстановительная реакция могла протекать активнее (смотрите - Схемы соединения аккумуляторов: параллельное и последовательное подключение).
Известен случай, когда один британский студент на протяжении недели пользовался музыкальным плеером, заряжая его при помощи цинка, меди и лука, пропитанного фруктовым напитком.
Другие интересные факты и истории:
Земляная батарея Натана Стаблфилда
Какая связь между сечениями проводов и популяцией кроликов?
Необычная история обычного автоматического выключателя
Три любопытных факта об электротехнике
Андрей Повный, редактор сайта Электрик Инфо
Поддержите канал лайком или финансово! Благодарим!
Подписывайтесь на наш канал!
Для нас важно Ваше мнение!
