“Вечная” магнивая батарейка своими руками

Вечная батарейка Карпена и ее конструкция

Румынский инженер Николай Василеск Карпен создал вечную батарейку. Теперь ее называют просто батарейка карпена. Разработка была создана 1950 году. На данный момент она безотказно функционирует уже более 69 лет! Находится установка в Румынском музее. Ученые всего мира не могут объяснить этот феномен. Многие считают, что здесь есть какой-то хитроумный подвох.

Как работает батарейка Карпена и из чего она состоит?

В научных кругах она носит название термоэлектрическая батарея. И способна работать при постоянной температуре окружающей среды. Научное сообщество не может признать факт существование вечного двигателя и поэтому отвергает изобретение.

Состав батарейки Карпена

Элемент питания содержит в себе несколько простых приспособлений:

  1. 2 гальванических элемента.
  2. Гальванометрический двигатель.
  3. Выключатель.
  4. Пластины.

Принцип действия батарейки Карпена

Гальванический элемент производит запуск двигателя и активируют выключатель. Каждые пол оборота происходит замыкание цепи, а затем ее размыкание. Грамотно подобранное время обращения движка позволяет полностью зарядиться батареям. При этом меняется их полярность. Двигатель и пластины выключателя нужны для того, чтобы показать миру что установка может работать практически вечно.

На картинке отображена конструкция батарейки Карпена.

Изначально автор с помощью выключателя и движка лишь хотел продемонстрировать что элементы питания способны постоянно вырабатывать ток.

Данное явление заинтересовало журналистов и в 2006 году у директора музея Дьяконеску решили взять интервью. В итоге батарейку Карпена сняли с привычного места и стали измерять параметры современным прибором. Наверняка это делали с помощью обычного мультиметра.

Было выяснено что данный энергетический источник заметно отличается от термоэлектрической батареи. Так как один электрод создан из платины, а другой из золота. Электролитом служит серная кислота самой высокой очистки.

Директор музея предположил если собрать аналог своими руками увеличить размеры установки, то на выходе можно получить куда больше 1 вольта.

Когда-то давно эту батарею показывали на научных выставках в Париже, Болоньи, Бухоресте. Были проведены разные исследования, но профессора так и не пришли к единому мнению почему батарейка Карпена до сих пор работает.

Что же утверждают ученые?

Более 50% специалистов, проработавших с этим источником тока, выдвинули такой вердикт что принцип работы основан на трансформации тепловой энергии в механическую работу. Дьяконеску и рад других специалистов не согласны с этим выводом. Они уверены, что эта батарея бросает вызов второму закону термодинамики и полностью его опровергает. Вечная батарейка или двигатель все-таки существует.

На данный момент денег на исследование Румынскому музею никто не дает, а поэтому еще неизвестно сколько изобретение будет пылиться на полках старого здания. На данный момент устройство нигде не демонстрируется и не показывается посетителям. Это связано опять же с финансовыми трудностями. Требуется нанять охрану и обеспечить ценному экспонату безопасность.

Вечная батарейка на 2 вольта!

Чтобы изготовить данную батарею своими руками потребуются следующие составные части:

  1. Серебряная ложка или кусок серебра.
  2. Стеклянная удлиненная или вытянутая банка. По типу небольшого длинного стакана.
  3. Медный провод. Им может быть трансформаторная обмотка.
  4. Пищевая пленка – изолятор.
  5. В качестве электролита можно использовать 6% яблочный уксус.
  6. Глицерин – 4 бутылька.
  7. Поваренная мелкая соль.

Пошаговое изготовление вечной батарейки

№1. Изоляция.

Первым делом обмотаем ложку пленкой. Верхний и нижний концы оставляем оголенными. Это нужно для взаимодействия с электролитом.

№2. Медная обмотка.

Теперь наматываем медный провод на ложку в несколько слоев. Но можно и в один. Концы проводов оставляем длинными, так как они будут полюсами. Витки не должны быть намотаны вплотную друг к другу. Оставляем между ними небольшие отступы. После этого возвращаемся к первому шагу и наматываем пленку. Ее нужно наматывать свободно, что оставить доступ раствора к меди. Далее снова наматываем провод. Все это повторяем до 7 раз и больше. На выходе получим довольно толстую катушку с торчащими медными ответвлениями.

Читайте также:
Солнечная батарея своими руками. Крутой мастер-класс (32 фото)

№3. Раствор.

В стеклянную емкость насыпаем чайную ложечку соли. Затем добавляем столько же уксуса. Выполняем легкое помешивание. Далее заливаем глицерин из 4-х пузырьков.

№4. Объединение и измерение.

Помещаем катушку внутрь нашей баночки. Выводы должны из нее торчать наружу. Выполняем измерение мультиметром и смотрим какое напряжение выдает батарея. Изначально на дисплее будет показывать ноль. По истечению 7-10 часов показатели изменяться. Они будут равны примерно 0,77 вольт. Жидкость при этом станет темного цвета. Через 2-е суток показатели станут равны на уровне 2-х V.

Катушку следует плотно зафиксировать и баночку закрыть какой-нибудь крышкой.

Проработает данное устройство 6 месяцев. Но если отыскать серебряный кусок потолще можно продлить этот срок на несколько лет.

Таким образом батарейка Карпена и вечный элемент питания можно изготовить самостоятельно!

Вечная батарейка своими руками 2.13 вольт.

Сегодня расскажу как сделать элемент питания, который сможет прослужить примерно пол года или можно или можете воспользоваться альтернативой, вот например солнечная батарея на 12 вольт производства Chinaland Solar Energy.

– корпус, это будет стеклянная банка, пластмассовая не подойдёт;

– какой-то кусок серебра, в данном случае это ложка, она будет служить сердечником и так же будет участвовать в химической реакции;

– медный провод, это может быть старая обмотка от каких-то старых электро-приборов;

– пищевая плёнка, она будет служить для изоляции между слоями обмотки;

Для раствора, в котором будет всё это происходить нам понадобится:

– уксус яблочный 6%, чайная ложка;

– глицерин, он продаётся в любой аптеке, стоит десять рублей, четыре пузырька;

– обычная поваренная соль мелкая, чайная ложка.

Для начала обмотаем ложку пищевой плёнкой, чтобы не было прямого контакта с медным проводом. Я обмотал ложку плёнкой, как видите верхний и нижний конец ложки оголены , это для того, чтобы было взаимодействие с раствором, теперь начнём обматывать проводом. Оставляем кусочек подлинней, это будет один из контактов и наматываем первый слой. Я намотал один слой, как видите витки не вплотную друг к другу , между ними должно быть пространство для изоляции. Теперь нужно снова намотать пищевую плёнку, я намотал второй слой, плёнку нужно мотать как можно свободнее, чтобы не затруднять поступление раствора между проводами и теперь нужно намотать второй слой провода и так далее, плёнку, затем провод и так пока не надоест.

Катушка готова , я намотал семь слоёв, как видите проволока намотана довольно свободно, но на результат это сильно повлиять не должно, конечно можно сделать это более тщательно и тогда напряжение будет немного выше, но в целом пойдёт и так.

Теперь приступим к приготовлению раствора.

– насыпаем чайную ложку соли в стеклянную банку%

– чайную ложку яблочного уксуса, немного помешаем;

– четыре пузырька глицерина.

Раствор готов, соль растворилась, теперь можно погружать катушку. Давайте теперь замерим напряжение , на дисплее ноль, нужно подождать. Прошло семь часов, химическая реакция идёт полным ходом, жидкость немного потемнела и помутнела, посмотрим, что покажет вольтметр, он показывает 0.77 вольта, будем ждать ещё. Прошло два дня, батарея набрала полную силу, посмотрим что покажет вольтметр: 2.13 вольта. Батареей можно пользоваться, только зафиксировать катушку, чтобы не болталась и плотно закрыть крышку. Такая батарея отслужит приблизительно пол года, срок службы ограничен количеством серебра, которое находится внутри, в данном случае это ложка весом восемь грамм, её по моим расчётам должно хватить года на пол. Срок службы абсолютно не зависит от того, будет подсоединён какой-то потребитель или нет, то есть можно присоединить какую-то маленькую лампочку, фонарик и пол года можно не выключать, то есть пол года отработает вместе с ним, ну и тоже самое, если вы ничего подсоединять не будете, то через пол года всё равно срок службы подойдёт к концу, потому, что серебро растворится полностью и батарея функционировать перестанет. Такую батарею в магазине вы не встретите, прежде всего это связано с дороговизной изготовления и конечно же с ограниченным сроком хранения.

Читайте также:
Обогрев солнечными лучами

Топливный элемент или вечная батарейка

Экология познания. Наука и техника: С каждым годом совершенствуется мобильная электроника, становясь все распространенее и доступнее: КПК, ноутбуки, мобильные и цифровые аппараты, фоторамки и пр. Все они все время пополняются

Топливный элемент своими руками дома

С каждым годом совершенствуется мобильная электроника, становясь все распространенее и доступнее: КПК, ноутбуки, мобильные и цифровые аппараты, фоторамки и пр. Все они все время пополняются новыми функциями, большими мониторами, беспроводной связью, более сильными процессорами, при этом, уменьшаясь в размерах. Технологии питания, в отличие от полупроводниковой техники, семимильными шагами не идут.

Имеющихся батарей и аккумуляторов для питания достижений индустрии становится недостаточно, поэтому вопрос альтернативных источников стоит очень остро. Топливные элементы на сегодняшний день являются наиболее перспективным направлением. Принцип их работы открт был еще в 1839 году Уильямом Гроуом, который электричество генерировал изменив электролиз воды.

Что такое топливные элементы?

Видео: Документальный фильм, топливные элементы для транспорта: прошлое, настоящее, будущее

Топливные элементы интересны производителям автомобилей, интересуются ими и создатели космических кораблей. В 1965 году они даже были испытаны Америкой на запущенном в космос корабле «Джемини-5», а позже и на «Аполлонах». Миллионы долларов вкладываются в исследования топливных элементов и сегодня, когда существуют проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, усиливающимися выбросомами парниковых газов, образующихся при сгорании органического топлива, запасы которого тоже не бесконечны.

Топливный элемент, часто называемый электрохимическим генератором, работает нижеописанным образом.

Схема работы Топливного элемента на водороде

Являясь, как аккумуляторы и батарейки гальваническим элементом, но с тем отличием, что хранятся в нем активные вещества отдельно. На электроды они поступают по мере использования. На отрицательном электроде сгорает природное топливо или любое вещество из него полученное, которое может быть газообразным (водород, например, и окись углерода) или жидким, как спирты. На электроде положительном, как правило, реагирует кислород.

Но простой на вид принцип действия, в реальность воплотить не просто.

Топливный элемент своими руками

К сожалению у нас нет фотографий, как должен выглядить этот топливный элекмнт, надеямся на вашу фантазию.

Маломощный топливный элемент своими руками можно изготовить даже в условиях школьной лаборатории. Необходимо запастись старым противогазом, несколькими кусками оргстекла, щелочью и водным раствором этилового спирта (проще, водкой), которое будет служить для топливного элемента «горючим».

Читайте также:
Вихревой теплогенератор своими руками (чертежи и схемы)

Стационарная энергоустановка на базе химического топливного элемента

Прежде всего, необходим корпус для топливного элемента, изготовить который лучше из оргстекла, толщиной не менее пяти миллиметров. Внутренние перегородки (внутри пять отсеков) можно сделать немного тоньше – 3 см. Для склеивания оргстекла используют клей такого состава: в ста граммах хлороформа или дихлорэтана растворяют шесть грамм стружки из оргстекла (проводят работу под вытяжкой).

В наружной стенке теперь необходимо просверлить отверстие, в которое вставить нужно через резиновую пробку сливную стеклянную трубочку диаметром 5-6 сантиметров.

Все знают, что в таблице Менделеева в левом нижнем углу стоят наиболее активные металлы, а металлоиды высокой активности находятся в таблице в верхнем правом углу, т.е. способность отдавать электроны, усиливается сверху вниз и справа налево. Элементы, способные при определенных условиях проявлять себя как металлы или металлоиды, находятся в центре таблицы.

Теперь во второе и четвертое отделение насыпаем из противогаза активированный уголь (между первой перегородкой и второй, а также третьей и четвертой), который выполнять будет роль электродов. Чтобы через отверстия уголь не высыпался его можно поместить в капроновую ткань (подойдут женские капроновые чулки).

Топливо циркулировать будет в первой камере, в пятой должен быть поставщик кислорода – воздух. Между электродами будет находиться электролит, а для того, чтобы он не смог просочиться в воздушную камеру, нужно перед засыпкой в четвертую камеру угля для воздушного электролита, пропитать его раствором парафина в бензине (соотношение 2 грамма парафина на пол стакана бензина). На слой угля положить нужно (слегка вдавив) медные пластинки, к которым припаяны провода. Через них ток отводиться будет от электродов.

Осталось только зарядить элемент. Для этого и нужна водка, которую разбавить с водой нужно в 1:1. Затем осторожно добавить триста-триста пятьдесят граммов едкого калия. Для электролита в 200 граммах воды растворяют 70 граммов едкого калия.

Топливный элемент готов к испытанию. Теперь нужно одновременно налить в первую камеру – топливо, а в третью – электролит. Присоединенный к электродам вольтметр должен показать от 07 вольт до 0,9. Чтобы обеспечить непрерывную работу элементу, нужно отводить отработавшее топливо (сливать в стакан) и подливать новое (через резиновую трубку). Скорость подачи регулируется сжиманием трубки. Так выглядит в лабораторных условиях работа топливного элемента, мощность которого, понятна мала.

Чтобы мощность была большей, ученые давно занимаются этой проблемой. На активной стали разработки находятся метанольный и этанольный топливные элементы. Но, к сожалению, пока на практику их выхода нет.

Почему топливный элемент выбран в качестве альтернативного источника питания

Работающая модель игрушки-электромобиля на водородном топливном элементе

Альтернативным источником питания выбран топливный элемент, поскольку конечным продуктом сгорания водорода в нем является вода. Проблема касается только в нахождении недорогого и эффективного способа получения водорода. Колоссальные средства, вложенные в развитие генераторов водорода и топливных элементов, не могут не принести свои плоды, поэтому технологический прорыв и реальное их использование в повседневной жизни, только вопрос времени.

Уже сегодня монстры автомобилестроения: «Дженерал Моторс», «Хонда», «Драймлер Коайслер», « Баллард», демонстрируют автобусы и авто, которые работают на топливных элементах, мощность которых достигает 50кВт. Но, проблемы, связанные с их безопасностью, надежностью, стоимостью – еще не решены. Как говорилось уже, в отличие от традиционных источников питания – аккумуляторов и батарей, в этом случае окислитель и горючее подаются извне, а топливный элемент лишь является посредником в происходящей реакции по сжиганию топлива и превращению в электричество выделяющейся энергии. Протекает «сжигание» только в том случае, если элемент ток отдает в нагрузку, подобно дизельному электрогенератору, но без генератора и дизеля, а также без шума, дыма и перегрева. При этом, КПД намного выше, поскольку отсутствуют промежуточные механизмы.

Читайте также:
Простой самодельный источник электроэнергии из сахара-рафинада

Большие надежды возлагаются на применение нанотехнологий и наноматериалов, которые помогут миниатюризировать топливные элементы, при этом увеличить их мощность. Появились сообщения, что созданы сверх-эффективные катализаторы, а также конструкции топливных элементов, не имеющих мембран. В них вместе с окислителем подается в элемент топливо (метан, например). Интересны решения, где в качестве окислителя используется кислород, растворенного в воде воздуха, а в качестве топлива – органические примеси, скапливающиеся в загрязненных водах. Это, так называемые, биотопливные элементы.

Топливные элементы, по прогнозам специалистов, на массовый рынок могут выйти уже в ближайшие годы. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Вечная батарейка, работающая на изотопе никеля-63

Вечная батарейка, работающая на изотопе никеля-63.

Разрабатываемая вечная батарейка, работающая на изотопе никеля-63, имеет срок службы 50 лет, малый вес и размер. Она безопасна как во время использования батареи, так и после окончания её срока службы для людей и для окружающей среды.

Технология находится в процессе разработки!

Описание вечной батарейки:

Вечная батарейка – это одно из названий бета-вольтаического источника тока, способного десятилетиями вырабатывать электроэнергию за счет преобразования энергии β-распада (т.н. бета-вольтаический эффект ).

Бета-вольтаический эффект является аналогом фотоэлектрического эффекта , с той разницей, что образование электрон-дырочных пар в полупроводнике с p-n-переходом происходит под действием β-частиц (электронов), а не светового излучения. Процесс получения энергии в такой батарейке похож на то, что происходит внутри солнечных батарей, только источник энергии — генератор β-частиц встроен в элемент . Попадая из радиоактивного материала в полупроводник, β-частицы – электроны генерируют электрический ток.

В качестве генератора β-частиц могут быть использованы тритий, углерод-14 и никель-63.

Радиоактивный изотоп никель-63 является чистым β-излучателем (нет сопутствующего вредного гамма-излучения) и имеет период полураспада 100 лет. В природе никель-63 не встречается, получается из нерадиоактивного изотопа никель-62 в обычном ядерном реакторе при облучении нейтронами в течение двух лет.

К сожалению, содержание никеля-62 в природном никеле только 3,6%. Поэтому до облучения никель предварительно обогащают изотопом никель-62 с помощью газового центрифугирования.

После двух лет облучения в ядерном реакторе никель с содержанием изотопа никель-63 опять обогащают с помощью газового центрифугирования. После чего он готов к использованию в качестве генератора β-частиц.

Единственным недостатком вечных батареек , работающих на никеле-63, является их высокая стоимость, вызванная сложной технологической цепочкой получения изотопа никеля-63.

Преимущества вечной батарейки:

– срок службы – 50 лет,

энергетическая плотность – 130 Вт*час/г (в 400 раз больше, чем в Li-ионных батарейках),

– вес и размер – в 50 раз меньше, чем в Li-ионных батарейках,

мощность – микроватты – 10 милливатт ,

– компактность батарейки ,

абсолютная безопасность как во время использования батареи, так и после окончания её срока службы для людей и для окружающей среды. Батарейка дает мягкое β-излучение – поток электронов,

Читайте также:
Солнечный коллектор из алюминиевых банок своими руками

– уникальность. Изотоп никеля-63 не существует в природе. Ни одна страна в мире, кроме России, не обладает всем комплексом технологий, позволяющих обеспечить выпуск такой батареи в промышленных масштабах.

Применение вечной батарейки:

кардиостимуляторы, дефибрилляторы, нейростимуляторы, зрительные импланты, ушные импланты, бионические протезы и т.д.,

системы контроля целостности конструкций и трубопроводов, системы контроля состояния зданий и оборудования, газоанализаторы, идентификационные метки и т.д.,

охранные сенсоры, датчики контроля доступа, мониторинг состояния военнослужащих, прослушивающие устройства,

системы питания электронных интегральных систем, портативных устройств и т.д.

как сделать вечную батарейку видео бесплатно
ритег так называлась вечная батарейка при ссср своими руками из магнитов видео для пульта из монет
схема вечной батарейки

Топливный элемент своими руками дома

Водородный топливный элемент компании Nissan

С каждым годом совершенствуется мобильная электроника, становясь все распространение и доступнее: КПК, ноутбуки, мобильные и цифровые аппараты, фоторамки и пр. Все они все время пополняются новыми функциями, большими мониторами, беспроводной связью, более сильными процессорами, при этом, уменьшаясь в размерах. Технологии питания, в отличие от полупроводниковой техники, семимильными шагами не идут.

Имеющихся батарей и аккумуляторов для питания достижений индустрии становится недостаточно, поэтому вопрос альтернативных источников стоит очень остро. Топливные элементы на сегодняшний день являются наиболее перспективным направлением. Принцип их работы открыт был еще в 1839 году Уильямом Гроуом, который электричество генерировал изменив электролиз воды.

Что такое топливные элементы?

Видео: Документальный фильм, топливные элементы для транспорта: прошлое, настоящее, будущее

Топливные элементы интересны производителям автомобилей, интересуются ими и создатели космических кораблей. В 1965 году они даже были испытаны Америкой на запущенном в космос корабле «Джемини-5», а позже и на «Аполлонах». Миллионы долларов вкладываются в исследования топливных элементов и сегодня, когда существуют проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, усиливающимися выбросомами парниковых газов, образующихся при сгорании органического топлива, запасы которого тоже не бесконечны.

Топливный элемент, часто называемый электрохимическим генератором, работает нижеописанным образом.

Схема работы Топливного элемента на водороде

Являясь, как аккумуляторы и батарейки гальваническим элементом, но с тем отличием, что хранятся в нем активные вещества отдельно. На электроды они поступают по мере использования. На отрицательном электроде сгорает природное топливо или любое вещество из него полученное, которое может быть газообразным (водород, например, и окись углерода) или жидким, как спирты. На электроде положительном, как правило, реагирует кислород.

Но простой на вид принцип действия, в реальность воплотить не просто.

Топливный элемент своими руками

Видео: Топливный водородный элементсвоими руками

К сожалению у нас нет фотографий, как должен выглядить этот топливный элекмнт, надеямся на вашу фантазию.

Маломощный топливный элемент своими руками можно изготовить даже в условиях школьной лаборатории. Необходимо запастись старым противогазом, несколькими кусками оргстекла, щелочью и водным раствором этилового спирта (проще, водкой), которое будет служить для топливного элемента «горючим».

Стационарная энергоустановка на базе химического топливного элемента

Прежде всего, необходим корпус для топливного элемента, изготовить который лучше из оргстекла, толщиной не менее пяти миллиметров. Внутренние перегородки (внутри пять отсеков) можно сделать немного тоньше – 3 см. Для склеивания оргстекла используют клей такого состава: в ста граммах хлороформа или дихлорэтана растворяют шесть грамм стружки из оргстекла (проводят работу под вытяжкой).

Читайте также:
Самодельный солнечный коллектор из старого холодильника

В наружной стенке теперь необходимо просверлить отверстие, в которое вставить нужно через резиновую пробку сливную стеклянную трубочку диаметром 5-6 сантиметров.

Все знают, что в таблице Менделеева в левом нижнем углу стоят наиболее активные металлы, а металлоиды высокой активности находятся в таблице в верхнем правом углу, т.е. способность отдавать электроны, усиливается сверху вниз и справа налево. Элементы, способные при определенных условиях проявлять себя как металлы или металлоиды, находятся в центре таблицы.

Теперь во второе и четвертое отделение насыпаем из противогаза активированный уголь (между первой перегородкой и второй, а также третьей и четвертой), который выполнять будет роль электродов. Чтобы через отверстия уголь не высыпался его можно поместить в капроновую ткань (подойдут женские капроновые чулки). В

Топливо циркулировать будет в первой камере, в пятой должен быть поставщик кислорода – воздух. Между электродами будет находиться электролит, а для того, чтобы он не смог просочиться в воздушную камеру, нужно перед засыпкой в четвертую камеру угля для воздушного электролита, пропитать его раствором парафина в бензине (соотношение 2 грамма парафина на пол стакана бензина). На слой угля положить нужно (слегка вдавив) медные пластинки, к которым припаяны провода. Через них ток отводиться будет от электродов.

Осталось только зарядить элемент. Для этого и нужна водка, которую разбавить с водой нужно в 1:1. Затем осторожно добавить триста-триста пятьдесят граммов едкого калия. Для электролита в 200 граммах воды растворяют 70 граммов едкого калия.

Топливный элемент готов к испытанию. Теперь нужно одновременно налить в первую камеру – топливо, а в третью – электролит. Присоединенный к электродам вольтметр должен показать от 07 вольт до 0,9. Чтобы обеспечить непрерывную работу элементу, нужно отводить отработавшее топливо (сливать в стакан) и подливать новое (через резиновую трубку). Скорость подачи регулируется сжиманием трубки. Так выглядит в лабораторных условиях работа топливного элемента, мощность которого, понятна мала.

Видео: Топливный элемент или вечная батарейка дома

Чтобы мощность была большей, ученые давно занимаются этой проблемой. На активной стали разработки находятся метанольный и этанольный топливные элементы. Но, к сожалению, пока на практику их выхода нет.

Почему топливный элемент выбран в качестве альтернативного источника питания

Работающая модель игрушки-электромобиля на водородном топливном элементе

Альтернативным источником питания выбран топливный элемент, поскольку конечным продуктом сгорания водорода в нем является вода. Проблема касается только в нахождении недорогого и эффективного способа получения водорода. Колоссальные средства, вложенные в развитие генераторов водорода и топливных элементов, не могут не принести свои плоды, поэтому технологический прорыв и реальное их использование в повседневной жизни, только вопрос времени.

Уже сегодня монстры автомобилестроения: «Дженерал Моторс», «Хонда», «Драймлер Коайслер», « Баллард», демонстрируют автобусы и авто, которые работают на топливных элементах, мощность которых достигает 50кВт. Но, проблемы, связанные с их безопасностью, надежностью, стоимостью — еще не решены. Как говорилось уже, в отличие от традиционных источников питания – аккумуляторов и батарей, в этом случае окислитель и горючее подаются извне, а топливный элемент лишь является посредником в происходящей реакции по сжиганию топлива и превращению в электричество выделяющейся энергии.

Протекает «сжигание» только в том случае, если элемент ток отдает в нагрузку, подобно дизельному электрогенератору, но без генератора и дизеля, а также без шума, дыма и перегрева. При этом, КПД намного выше, поскольку отсутствуют промежуточные механизмы.

Читайте также:
Свободная энергия своими руками. Вечный фонарь от Акулы (схема, видео)

Видео: Автомобиль на водородном топливном элементе

Большие надежды возлагаются на применение нанотехнологий и наноматериалов, которые помогут миниатюризировать топливные элементы, при этом увеличить их мощность. Появились сообщения, что созданы сверх-эффективные катализаторы, а также конструкции топливных элементов, не имеющих мембран. В них вместе с окислителем подается в элемент топливо (метан, например). Интересны решения, где в качестве окислителя используется кислород, растворенного в воде воздуха, а в качестве топлива – органические примеси, скапливающиеся в загрязненных водах. Это, так называемые, биотопливные элементы.

Топливные элементы, по прогнозам специалистов, на массовый рынок могут выйти уже в ближайшие годы

Как сделать солнечные батареи своими руками из подручных средств

Как сделать солнечные батареи своими руками из подручных средств

Между электродами батареек расположен электролит. Состав его различен: для солевых батареек, имеющих самый низкий ресурс, используется хлорид аммония. Для изготовления щелочных батареек применяют гидроксид калия, а в литиевых батарейках используется органический электролит.

При взаимодействии электролита с анодом вблизи него образуется избыток электронов, создающий разность потенциалов между электродами. При замыкании электрической цепи количество электронов за счет химической реакции постоянно пополняется, и батарейка поддерживает протекание тока через нагрузку. При этом материал анода постепенно коррозирует и разрушается. При полной его выработке ресурс батарейки оказывается исчерпан.

Несмотря на то, что состав батареек сбалансирован производителями для обеспечения долгой и стабильной их работы, изготовить элемент питания можно и самому. Рассмотрим несколько способов, как можно сделать батарейку своими руками.

Немного теории

Устройство «на пальцах»

Предположим, что мы имеем емкость с кислотой с погруженными в нее цинковым и медным электродами (рис). Когда элемент выдает электрический ток через внешнюю цепь, цинк на поверхности цинкового электрода растворяется в растворе. Атомы цинка растворяются в электролите как электрически заряженные ионы (Zn 2+ ), оставляя в металле 2 отрицательно заряженных электрона (e — )

Эта реакция называется окислением.

Пока цинк попадает в электролит, два положительно заряженных иона водорода (H + ) из электролита объединяются с двумя электронами на поверхности медного электрода и образуют молекулу водорода (H2)

Эта реакция называется восстановлением.

Электроны, используемые на медном электроде для образования молекул водорода, передаются от цинкового электрода через внешний провод, соединяющий медный и цинковый электроды. Молекулы водорода, образующиеся на поверхности меди в результате реакции восстановления выделяются в виде газообразного водорода.

Об электролите

Напряжение на ячейке зависит от кислотности электролита, измеряемой по его pH. Уменьшение кислотности (увеличение pH) вызывает падение напряжения. Используемая кислота не влияет на напряжение, кроме как через значение pH. Это не так для сильнокислых электролитов (pH Две перечисленные выше окислительно-восстановительные реакции происходят только тогда, когда электрический заряд может переноситься через внешнюю цепь.

Об электродах

Из химии: ряд напряжений металлов используется на практике для относительной оценки химической активности металлов в реакциях с водными растворами солей и кислот и для оценки катодных и анодных процессов при электролизе. Восстановительная активность металлов (свойство отдавать электроны) уменьшается, а окислительная способность их катионов (свойство присоединять электроны) увеличивается в указанном ряду слева направо. Металлы, стоящие левее, являются более сильными восстановителями, чем металлы, расположенные правее: они вытесняют последние из растворов солей. Например, взаимодействие Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu возможно только в прямом направлении. Цинк вытесняет медь из водного раствора её соли. При этом цинковая пластинка растворяется, а металлическая медь выделяется из раствора.

Читайте также:
Фонарь из пластиковой бутылки, работающий без электричества

Наиболее распространённые металлы расположены в ряду напряжений в следующей последовательности: Li, К, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, (H2), Cu, Hg, Ag, Au.

Итого, чем дальше в этом ряду находятся металлы друг от друга, тем большее напряжение возникает между ними.

Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии

Согласно отчету Verified Market Research, мировой рынок аккумуляторов по итогам 2019 года оценивался в $36,35 млрд. К 2027 году он может вырасти до $116 млрд. При этом объем российского сегмента рынка систем накопления энергии к 2025 году может составить $1,5-3 млрд в год. Минэнерго в своей концепции 2017 года заявляло о $8 млрд к 2025 году.

Наиболее популярными хранилищами энергии остаются литий-ионные аккумуляторы. Однако компании и исследователи находятся в поиске новых решений, которые станут более энергоемкими, дешевыми и экологичными.

Электротранспорт и бытовая техника

Продвинутый Li-Ion

В 2019 году Tesla объявила о разработке батарей, способных выдержать 1 млн миль (свыше 1,6 млн км) пути без необходимости замены. Текущие аккумуляторы нужно менять после 300 — 500 тыс. миль проделанного пути.

Речь идет о литий-ионных батареях с катодом следующего поколения и новым электролитом. Даже при температуре в 40 °C они выдерживают 4 000 циклов заряда-разряда, а с активной системой охлаждения аккумуляторы смогут выдерживать до 6 000 циклов. Пока вышли первые протестированные образцы.

Графит

В 2020 году Mercedes-Benz объявил о планах по созданию органического аккумулятора. Основой технологии станет графит с электролитом на водяном растворе. Это позволит исключить использование тяжелых и токсичных металлов, а утилизировать батареи можно будет путем компостирования. Однако в Mercedes отмечают, что начало массового производства таких аккумуляторов начнется не раньше, чем через 15 лет.

Углеродные волокна

В 2021 году группа ученых из технологического университета Чалмерса в Швеции представила аккумулятор для автомобиля из углеродного волокна. Ученым удалось добиться номинального напряжения 2,8 В, а батареи имели удельную емкость 8,55 А·ч/кг, плотность энергии 23,6 Вт·ч/кг (при 0,05 °C), удельную мощность 9,56 Вт/кг (при 3 °C) и толщину 0,27 мм. Это примерно 4 680 ячеек, которые Tesla помещает в электрокары, чтобы иметь плотность энергии 380 Вт·ч/кг.

В будущем такие аккумуляторы из композитных материалов можно будет использовать как в автомобилях, так и в самолетах, чтобы сделать их легче и экологичнее. Пока ведутся испытания прототипов разных форм-факторов.

Без кобальта

В конце 2019 года IBM представила образец аккумулятора без никеля и кобальта, из материалов, которые могут быть получены из морской воды. Он включает комбинацию катодного материала без тяжелых металлов и безопасного жидкого электролита с высокой температурой горения. Специалисты уже подсчитали, что эти материалы могут сделать аккумуляторы дешевле существующих литий-ионных и при этом будут иметь более высокие характеристики скорости зарядки и энергетической плотности, а также будут менее огнеопасными.

Авторы разработки считают, что у нее есть потенциал для внедрения в отрасль электромобилей. Для достижения заряда на уровне 80% батарее требуется менее пяти минут, она имеет энергоэффективность более 90%, а ее мощность превышает 10 000 Вт/л, что больше показателей самых мощных литий-ионных батарей. Кроме того, тесты показали, что батарея способна прослужить достаточно долго, чтобы ее можно было использовать в интеллектуальных электросетях и новой энергетической инфраструктуре.

Читайте также:
Дачнику-фермеру - Насос для воды без электричества и бензина

Для будущего производства аккумуляторов IBM уже заключила коммерческое соглашение с Mercedes-Benz, поставщиком электролита Central Glass и производителем батарей Sidus.

Полимеры

В 2017 году стартап Ionic Materials презентовал полимерный аккумулятор, который в перспективе сможет заменить литий-ионные. Компания заявила, что полимерные литий-металлические аккумуляторы будут безопаснее, долговечнее и экономически выгоднее, так как процесс их производства похож на производство пластиковой упаковки.

Разработка имеет высокое относительно литий-ионных аккумуляторов напряжение (5 В). Прототип, как заявляет производитель, выдерживает до 400 циклов заряда-разряда. Компания работает над тем, чтобы увеличить этот показатель втрое.

Полимер для аккумуляторов получили из алюминия и других распространенных материалов.

На цинке

EnZinc, стартап по производству цинковых батарей, заявил в 2021 году, что нашел способ для замены лития на нетоксичный и дешевый цинк в аккумуляторах. До этого на рынке существовали только неперезаряжаемые цинковые батареи.

Уже появились первые цинковые батареи, которые можно быстро заряжать и разряжать, и которые имеют высокую емкость, 460 Вт·ч/кг (по сравнению со 120 Вт·ч/кг для больших литиевых аккумуляторов). Они выдерживают несколько тысяч циклов зарядки и разрядки. Ведутся испытания образцов.

Такие батареи могут стоить $100 за кВт·ч, что вдвое дешевле самых простых литий-ионных версий. Их можно будет масштабировать для мобильных телефонов и до транспортных систем, а также для нужд электроэнергетики.

«Вечная атомная батарейка»

В 2020 году американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая потенциально может проработать тысячи лет. Разработка имеет специальный корпус из синтетических алмазов, внутрь которого помещен радиоактивный центр, работающий на переработанных ядерных отходах углерода-14. Бета-излучение изотопов преобразуется в электрический ток.

Испытания батарейки показали, что радиационный фон остается в норме, а сама она не выделяет углекислый газ. При этом ее стержень «фонит» до 28 тыс. лет, и именно столько может работать батарейка.

Nano Diamond Battery уже предложила разные форм-факторы, в том числе широко распространенные АА, AAA, 18650, CR2032 и другие.

Пока разработку будут тестировать предприятия, которые производят, обслуживают и утилизируют продукты ядерного топлива, а также компании аэрокосмической, оборонной и охранной продукции.

Над похожей батарейкой работали и специалисты из НИТУ «МИСиС». Их конструкция работает на никелевом бета-гальваническом элементе, который служит около 20 лет.

Кроме того, в МИСиС разработали термохимические ячейки, которые превращают тепло в электрическую энергию. Эти элементы можно размещать на одежде и использовать их энергию для зарядки мобильных устройств.

Альтернативная энергетика

Солнечная энергия

В мае 2012 года международная группа ученых разработала новые ультратонкие металлические электроды на золоте, которые позволят создавать прозрачные солнечные панели. Эти панели можно будет устанавливать в окнах домов и офисов. Они будут аккумулировать энергию солнечного света в течение дня.

А в 2020 году Tesla презентовала собственный инвертор солнечной энергии, который дополнит линейку домашних солнечных батарей компании. Он будет преобразовывать солнечную энергию в энергию постоянного тока, а затем — в энергию переменного тока для бытового потребления. Устройство сможет работать при температурах от минус 30 °C до 45 °C. В зависимости от числа трекеров точки максимальной мощности, оно сможет выдавать от 3,8 кВт до 7,6 кВт мощности.

Читайте также:
Трансформатор Тесла на качере Бровина своими руками и съем энергии

Геотермальная энергия

Американский стартап UC Won в 2020 году предложил концепцию геотермального накопителя GeoTES (Geological Thermal Energy Storage) для круглосуточного использования солнечной энергии. Система объединит солнечные тепловые коллекторы с параболическими зеркалами (фокусируют лучи в одной точке), подземное хранилище тепла в осадочных породах (образуются при низких температурах и давлении) и электрогенерирующее оборудование на пару в виде трубок и турбины. При нагревании солнцем вода в трубках будет испаряться, а пар будет входить в турбину и одновременно закачиваться под землю, разогревая осадочную породу. Ночью вода под землей будет испаряться уже под воздействием разогретой породы. Получаемый пар используют для выработки электроэнергии.

Криосистемы

Стартап из Великобритании Highview Power начал работы в Манчестере по строительству комплекса CRYOBattery мощностью 50 МВт и емкостью 250 МВт·ч. Система CRYOBattery будет захватывать воздух из атмосферы в специальную емкость и сжимать его при сверхнизких температурах (минус 196 °C), чтобы превратить в жидкость. Эту жидкость поместят в баки с теплоизоляцией и низким давлением. Нагревание вернет воздух в газообразное состояние, а газ приведет в действие турбины генераторов, которые будут вырабатывать электричество.

В мае 2021 года международная группа ученых представила новые ультратонкие металлические электроды из золота, которые можно будет применять для разработки прозрачных солнечных панелей. Потенциально такие панели можно будет встраивать в окна домов и офисов, чтобы аккумулировать энергию.

Гравитация и другие необычные решения

Шотландский стартап Gravitricity в 2021 году объявил о начале пилотного проекта гравитационного накопителя энергии в Эдинбурге, крупнейшем закрытом глубоководном порту.

Будущие системы Gravitricity будут устанавливаться над 150-1500-метровыми заброшенными шахтами. Масса грузов при этом может варьироваться от 500 т до 5 тыс. т. При спуске груза будет происходить выработка электроэнергии. Она будет возвращаться в сеть в моменты пикового потребления. Приводом лебедки груза будет служить электрическая машина, способная поглощать или вырабатывать электрическую энергию при подъеме или опускании груза. Такая система позволит обеспечить 4 МВт мощности и может проработать 50 лет без потери производительности. Gravitricity собирается внедрять свою технологию в вышедших из эксплуатации шахтах по всему миру.

А ученые Массачусетского технологического института разработали батарею, которая будет питаться углекислым газом из любого источника. Она может поглощать потоки как из выхлопной трубы автомобиля, так и собирать углекислый газ из атмосферы.

Батарея состоит из ряда последовательных камер, в которых находятся электрохимические ячейки, пропускающие поток. Когда она заряжается, на поверхности электродов протекает электрохимическая реакция, а затем батарее требуется разрядка для очистки электродов. Чистый газ при этом откачивается в отдельную камеру.

Cистема может выдерживать не менее 7 тыс. циклов зарядки-разрядки с 30% потерей эффективности за это время. В будущем этот показатель может вырасти до 20–50 тыс. циклов.

Демонстрация работы батареи на углекислом газе

Между тем исследовательская группа из Национального университета Сингапура (NUS) и японского Университета Тохоку (TU) разработала технологию, которая с помощью крошечных интеллектуальных устройств позволит преобразовывать беспроводные радиочастоты в энергию. Таким образом, в будущем микроэлектронику можно будет запитывать с помощью сигналов Wi-Fi.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: