В предыдущей части (https://zen.yandex.ru/media/lampexpert/samodelnye-galvanicheskie-elementy-iz-40h-chast-1-62550486142a7e6829cb96ad) мы описывали гальванический элемент, в качестве деполяризатора в котором радиолюбители 40-х годов использовали окись меди. Сегодня мы продолжим тему и соберем конструкцию, работающую на этом же принципе, но имеющую лучшие характеристики.
Характеристики и конструкция
Этот элемент при напряжении 0.6 - 0.8 В способен непрерывно выдавать ток около 2 А. Электрическая емкость его составляет 100 А*ч, после чего элемент нужно перезарядить – восстановить анод и сменить электролит.
Конструктивно такая «батарейка» представляет собой стеклянную емкость объемом 1.5 л, в которой размещены электроды – анод из окиси меди и два катода из амальгамированного цинка. Сама емкость, естественно заполнена электролитом – раствором едкого калия или натра. Чтобы электролит не испарялся и не взаимодействовал с углекислым газом атмосферы, он покрыт тонким слоем керосина, нефти или любого минерального масла.
Основную трудность в элементах такой конструкции представляет изготовление анодной пластины, к которой предъявляются два основных требования: достаточная механическая прочность и большая пористость, от которой зависит эффективная площадь электрода, а значит, выходной ток. Поэтому, прежде всего, займемся изготовлением анода.
Делаем анод
Для работы нам понадобятся:
- два стекла размером 9 х 12 см;
- медная сетка с ячейкой 4-6 мм из проволоки диаметром 0.1 – 0.15 мм²;
- медная проволока диаметром 1 мм²;
- окись меди – 200 г;
- хлористый магний – 12 г;
- магнезия – 12 г.
Используя стекло как шаблон, вырезаем из сетки два куска размером 9 х 12 см. Из проволоки выгибаем фигуру, изображенную на рисунке ниже. Размеры зигзагообразной части – по размерам стекла. Витки этой фигуры должны быть расположены в одной плоскости как можно точнее.
Важно! И сетка, и проволока должны быть без изоляции. Если используется обмоточный провод, то лак с него нужно тщательно счистить.
Кладем стекло горизонтально, на него укладываем одну из сеток. Сверху на сетку наносим смесь из 16 частей окиси меди, 1 части хлористого магния и 1 части магнезии, растертых в небольшом количестве воды до консистенции густого теста. Толщина слоя - 3 мм. На нанесенный слой укладываем выгнутую из проволоки зигзагообразную фигуру и наносим еще один слой смеси. Толщина та же – 3 мм. Поверх второго слоя накладываем второй кусок сетки и сверху второе стекло.
Нажатиями и постукиваниями в нужных местах выравниваем весь «бутерброд» до равномерной толщины в 6 мм. Укладываем на верхнее стекло груз весом 300 – 500 г, выравниваем края, снимая лишнюю пасту шпателем, и оставляем на трое суток для просушки. Когда пластина просохнет, выгибаем выступающие концы зигзагообразной проволоки в противоположные стороны на 90 градусов. Этими концами, исполняющими роль токопроводов, анод будет крепиться к крышке при помощи винтовых зажимов, как показано на рисунке ниже.
Снимаем стекла, досушиваем нашу пластину еще сутки. А пока займемся катодами.
На заметку. Изготовленный в домашних условиях анод имеет не очень высокую пористость, но после нескольких циклов восстановления и перезарядки пористость придет в норму, а характеристики элемента будут соответствовать промышленным образцам.
Делаем катод
Катод представляет собой две цинковых пластины, каждая размером 9 х 13 см. На пластины наклепываются два токопровода, одновременно исполняющих роль крепления к крышке. Осталось амальгамировать наши катоды, чтобы они не разрушались под воздействием щелочи, и можно собирать элемент.
Амальгамирование
Для этой операции понадобится 10-процентный раствор серной кислоты и немного металлической ртути. Суть процесса – натирание катодов, погруженных в раствор кислоты, ртутью. Более подробно об амальгамировании можно прочесть в 1 части цикла. (ссылка, статья не размещена).
Сборка
Сборка элемента достаточно проста. К крышке при помощи винтов с гайками крепится анод, а параллельно ему с обеих сторон катоды. Расстояние от каждого из катодов до анода – 10 мм. Катоды, естественно, нужно электрически соединить (см. рисунок выше). Далее в ёмкость заливается электролит – раствор едкого кали или натра плотностью 22-24°. Поверх электролита обязательно наливаем керосин, нефть или любое минеральное масло слоем толщиной в 3 мм. Надеваем на емкость крышку с электродами, и элемент готов.
Перезарядка и восстановление
Перезарядка заключается в восстановлении окиси меди в аноде, которая в процессе работы превратилась в металлическую медь, и смене электролита. Для восстановления анод снимают, тщательно промывают водой и нагревают на малом пламени горелки или над углями до температуры порядка 60-70 градусов. Нагрев прекращают, когда материал анода станет черным – это цвет окиси меди, которая получилась при взаимодействии металлической меди с кислородом атмосферы.
В продаже не всегда можно найти едкий натр и окись меди, но их можно изготовить самостоятельно. Для приготовления едкого натра понадобятся сода и известь, а окиси меди – медный купорос и сода. Технология приготовления этих компонентов подробно описана в 1 части цикла, (ссылка, статья не опубликована) так что повторяться не будем.
Об элементах на основе окиси меди все. В следующей части мы сделаем источник тока на основе свинцового сурика.
