Правильное название батарейки. Классификация, типы и размеры батареек. Делаем сами «Вольтов столб»
В этой статье мы покопаемся во внутренностях самого распространенного типа одноразовых источников питания - щелочных (алкалиновых) марганцево-цинковых батареек. Появились щелочные батарейки где-то в середине прошлого века, и достаточно быстро потеснили использовавшиеся тогда солевые поскольку хотя и были дороже, но при этом обеспечивали отдачу энергии почти на порядок больше.
Любой химический источник тока содержит в себе три обязательных компонента - два электрода, с которых снимается напряжение и агрессивную среду - электролит. Для экономии места и одновременном увеличении площади поверхности взаимодействия один из электродов обычно исполняется в виде порошка. В щелочной батарейке это анод - отрицательный электрод - из порошка цинка. В качестве электролита применяются концентрированные растворы калиевой или натриевой щелочи (KOH, NaOH) с добавками ZnO. Иногда роль электролита выполняет щелочь лития - LiOH. Чтобы электролит, будучи жидкостью по сути, не вытекал из батарейки, он загущается природными или синтетическими полимерными соединениями.
При реакции анода с щелочью цинковый корпус постепенно в ней растворяется. В начале процесса разряда происходит окисление цинка с образованием цинката ZnO 2 2 - (или Zn(OH) 4 2 -). После насыщения раствора электролита цинкатом, начинается вторичный процесс:
Zn + 2OH- в†’ Zn(OH)2 + 2е- (Впоследствии гидроксид цинка разлагается на ZnO и Н2О)
При этом вблизи порошкового цинкового анода образуется область с избыточным содержанием имеющих отрицательный заряд электронов. На второй стадии в среде электролита в процессах выделения и поглощения ионов ОН- наступает равновесие, и щелочь не расходуется. В результате малого количества электролита, который заполняет только поры электродов и межэлектродное пространство достаточно для весьма долгой работы элемента питания. Чтобы снять полученный избыточный заряд с области анода, внутрь помещают проводник из латуни (6), выведенный на дно батарейки, а чтобы замедлить процесс корродирования цинка, в состав анодной массы добавляют ингибитор - замедлитель коррозии.
1-катод, 2-сепаратор с электролитом, 3-корпус, 4-футляр, 5-токоотвод, 6-анод, 7-дно, 8-прокладка
Роль положительного электрода выполняет порошковый диоксид марганца МnО 2 , смешанный с угольным порошком (для увеличения электропроводности), электролитом и загустителем. Полученная паста прессуется к внутренней поверхности никелированного стального корпуса батарейки. При разряде батарейки диоксид марганца восстанавливается до метагидроксида марганца - МnООН. Это процесс необходимый, чтобы удалить из электролита избыток ионов ОН- но результатом его является постепенное обволакивания зерен диоксида марганца метагидроксидом, что влечет за собой преждевременное прекращение службы батарейки. Чтобы пасты не смешивались, между ними прокладывают тонкий нетканый материал, пропитанный электролитом.
Зная принцип работы батарейки, можно понять почему работает шаманский метод продления их службы. Многие знают секрет, что севшую батарейку можно ненадолго привести в чувство, постучав ею о твердую поверхность. При этом гранулы диоксида марганца раскалываются контакт восстанавливается. А есть еще более варварский способ - пробить корпус батарейки гвоздем и погрузить корпус (не полностью) ненадолго в воду. В результате вода несколько разбавит электролит, и ему будет проще проникнуть к гранулам марганца.
Ну и в конце замечу, что, прижившееся обиходное название "батарейка" для описанного выше прибора, вообще говоря неверно. Правильнее будет сказать "гальванический элемент" или "элемент питания". Ибо "электрическая батарея", "аккумуляторная батарея" - это устройство, представляющее собой цепь последовательно соединенных элементов. Также как в артиллерии батарея состоит из нескольких орудийных расчетов, а батарея отопления - из нескольких секций. Впрочем, название это настолько прилипло ко всяким "мизинчиковым", "пальчиковым" и т.п. "батарейкам", что слилось с ними.
История аккумулятора.
Если проследить историю аккумуляторов, то очевидно, что первым сделал шаг к их созданию Алессендро Вольта, но он не догадался, как сделать полученный им гальванический элемент перезаряжаемым. Другой ученый немец Вильгельм Зинстеден наблюдал эффект получения постоянного тока при погружении свинцовых пластин в серную кислоту, но не сделал из этого выводов, которые можно применить на практике.
Созданием аккумулятора мы обязаны французам. Именно французский ученый Гастон Плант создал в 1859 году его прототип - свинцово-кислотную батарею, которую можно было в отличие от гальванической перезаряжать.
Американский изобретатель лампочки Томас Эдисон заинтересовался свойствами аккумулирующей батареи, способной к перезарядке. Он первым придумал использовать аккумуляторы для нужд транспорта и способствовал началу производства автомобильных аккумуляторов. Эдисон был не только великим ученым, но еще и практически мыслящим человеком. Благодаря ему электричество действительно стало на службу человечеству.
.jpg)
С тех пор суть процесса аккумулирования энергии в свинцово-кислотной батарее ничуть не изменилась, изменились только материалы, используемые при ее производстве. Старые эбонитовые корпуса аккумуляторов сменили современные полипропиленовые. Эбонит менее ударопрочный материал, к тому же полипропилен гораздо дешевле.
Современный автомобильный аккумулятор.
Современный автомобильный аккумулятор - это прежние решетчатые пористые свинцовые пластины (одна - свинцовая, вторая - двуокись свинца), опущенные в электролит, приготовленный из смеси дистиллированной воды и серной кислоты со множеством улучшающих его свойства добавок. Но новейшие технологии, применяемые при изготовлении аккумуляторных автомобильных батарей, существенно улучшают их характеристики. Они снижают коррозию, повышают срок службы аккумуляторов, улучшают прием и отдачу электрозаряда, снижают потерю воды и осыпание активной массы, увеличивают температурный режим путем увеличения морозоустойчивости. Некоторые дополнительные устройства вроде индикаторов позволяют следить за степенью заряженности аккумулятора.
Самым главным преимуществом современных аккумуляторов можно назвать повышение значений стартерного тока, которое обеспечивает стабильный запуск двигателя в любых температурных условиях, и более долгий срок службы за счет снижения саморазряда.
Наверное все из нас пользуются батарейками. Они незаменимы и сфера их применения обширна – от простого будильника или фонаря, до магнитофона. Вряд ли кому-то приходило в голову узнать о том, как появилась эта незаменимая помощница. Именно истории её происхождения и будет посвящена эта статья.
В конце XVII века неожиданно был изобретен первый источник тока. Сделал это итальянский учёный Л. Гальвани. Изначально цель опыта заключалась в том, чтобы узнать о реакции животных на местные раздражители. Но когда к мышечной массе лапки лягушки были присоединены две полоски разных металлов, ученый обнаружил протекание тока между ними. Процесс этот Гальвани объяснил неверно, но это послужило основой для дальнейших исследований еще одного итальянца А. Вольта. Он дал чёткое определение изобретению. Толчком появления тока является реактив химического происхождения, с участием двух металлов. Нехитрое изобретение Вольта из цинка и меди, погружённое в раствор соли – это доказало. Данная конструкция и стала прообразом современной батарейки.
В 1859 г. французский ученый Гастон Плантэ провел исследование, где использовались свинцовые пластины в качестве электродов, 
а разбавленная серная кислота являлась электролитом. После подключения элемента к источнику питания, происходила зарядка батареи. После этого прибор начинал сам вырабатывать электричество, выдавая при этом всю энергию затраченную на зарядку. При этом проделывать это можно было много раз. Вот так и появился первый свинцовый аккумулятор, который еще долгое время будет применяться в автомобилях.
Усовершенствованный источник питания вовсе не похож на изобретение Вольта, но принцип работы остался тот же. В состав батарейки входит катод с анодом и электролит, который расположен между ними. Выработка электричества происходит в ходе окислительно-восстановительной реакции, которая идёт между электролитами. Выход тока и остальных свойств находится в зависимом состоянии от выбираемых материалов взамен анода и катода, электролита, и от самой конструкции. Элементы питания делятся на первичные и вторичные группы. Для первичных процессов характерны необратимые химические действия, а для вторичных присущи обратимые свойства. Несложно догадаться, что к вторичным процессам относится всем известный аккумулятор, который можно подзарядить и заново использовать. К первичным процессам относится батарейка. После того, как она сядет, её можно будет только выбросить.
Химический источник питания, который в 1866 г. изобрёл француз Жорж Лекланше стал прообразом современных «сухих батареек». 
За альтернативу электродов были взяты марганец и цинк. Электролитом послужил соляной раствор.
Максимальная удельная ёмкость служит главным свойством в создании батареи. Физические параметры и ёмкость определяются, идущими внутри, химическими реакциями. В основе истории батарейки лежит поиск нанотехнологии для улучшения её функций и удобного использования, а также поиск разработки малых размеров.
В настоящий момент есть производство любых составляющих батарейки, вплоть до тех, которые использовались повсеместно в XIX веке.
Типы и виды батарей.
- Сухие батарейки. Состав электролита – хлорид цинка, нашатырь и диоксид марганца. Вместо катода служит уголь электролита и диоксид марганца. Цинк применяют вместо анода.
- Никель-кадмиевые батареи. В состав их входит никелевый анод и кадмиевый катод. Такие аккумуляторы популярны во всём мире. Они выдерживают от пятисот до тысячи зарядок.
- Свинцовые батареи. Большая часть аккумуляторов, которые сделаны из свинца. Широко используются в автомобильной промышленности.
- Литий-ионные батареи. Литий является быстродействующим химическим металлом. Его используют в мобильной технике. Выходное напряжение составляет от полутора вольт почти до трёх с половиной (без одной десятой).
- Литий полимерные зарядные устройства. Подобные элементы используются в компьютерах. Они способны хранить на 22% больше заряда, чем предыдущий вариант.
- Литий-железодисульфидные батареи. Выходное напряжение в два раза меньше 3 вольт. Минусом является то, что их нельзя перезарядить.
Школьная научно – практическая конференция
молодежи и школьников
«Поиск. Наука. Открытие.»
города Новочебоксарска
Николаев Александр
ученик 5А класса МОУ «СОШ № 13»
города Новочебоксарска
Научный руководитель:
Комиссарова Наталья Ивановна,
учитель физики МОУ «СОШ № 13»
г. Новочебоксарск, 2011 год
2. История создания батарейки…..…………………………………………………… 3-5
3. Устройство батарейки.. ……………………………………………………………… 5
4. Эксперимент…………………………………………………………………………… 5
5. Об использовании фруктов и овощей для получения электричества. ................ 7
6. Выводы…………………………………………………………………………………... 8
7. Использованная литература………………………………………………………….. 8
Введение
Наша работа посвящена необычным источникам энергии.
В окружающем нас мире очень важную роль играют химические источники тока. Они используются в мобильных телефонах и космических кораблях, в крылатых ракетах и ноутбуках, в автомобилях, фонариках и обыкновенных игрушках. Мы каждый день сталкиваемся с батарейками, аккумуляторами, топливными элементами .
Впервые о нетрадиционном использовании фруктов мы прочитали в книге Николая Носова. По замыслу писателя, Коротышки Винтик и Шпунтик, жившие в Цветочном городе, создали автомобиль, работающий на газировке с сиропом. И тогда мы подумали, а вдруг овощи и фрукты хранят еще какие-нибудь секреты. В результате нам захотелось узнать как можно больше о необычных свойствах овощей и фруктов.
Целью нашей работы является исследование электрических свойств фруктов и овощей.
Перед собой мы поставили следующие задачи :
1 Познакомиться с устройством батарейки и его изобретателями.
2.Узнать, какие процессы протекают внутри батарейки.
3.Экспериментально определить напряжение внутри «вкусной» батарейки и силу тока создаваемую ею.
4. Собрать цепь, состоящую из нескольких таких батареек и постараться зажечь лампочку.
5. Узнать, используются ли овощные и фруктовые батарейки на практике.
История создания батарейки
Первый химический источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью изысканий Гальвани был совсем не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. В частности, явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. Теоретическое объяснение наблюдаемому процессу Гальвани дал неверное.
Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого - Алессандро Вольта. Он сформулировал главную идею изобретения. Причиной возникновения электрического тока является химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории Вольта создал нехитрое устройство. Оно состояло из цинковой и медной пластин погруженных в емкость с соляным раствором. В результате цинковая пластина (катод) начинала растворяться, а на медной стали (аноде) появлялись пузырьки газа. Вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток. Несколько позже ученый собрал целую батарею из последовательно соединенных элементов, благодаря чему удалось существенно увеличить выходное напряжение.
Именно это устройство стало первым в мире элементом питания и прародителем современных батарей. А батарейки в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами.
Всего через год после этого, в 1803 году, русский физик Василий Петров для демонстрации электрической дуги собрал самую мощную химическую батарею, состоящую из 4200 медных и цинковых электродов. Выходное напряжение этого монстра достигало 2500 вольт. Впрочем, ничего принципиально нового в этом «вольтовом столбе» не было.
В 1836 году английский химик Джон Дэниель усовершенствовал элемент Вольта, поместив цинковый и медный электроды в раствор серной кислоты. Эта конструкция стала называться «элементом Даниэля».
В 1859 году французский физик Гастон Плантэ изобрёл свинцово-кислотный аккумулятор. Этот тип элемента и по сей день используется в автомобильных аккумуляторах.
Начало промышленного производства первичных химических источников тока было заложено в 1865 г. французом Ж. Л. Лекланше, предложившим марганцево-цинковый элемент с солевым электролитом.
В 1890 году в Нью-Йорке Конрад Губерт, иммигрант из России, создаёт первый карманный электрический фонарик. А уже в 1896 году компания National Carbon приступает к массовому производству первых в мире сухих элементов Лекланше «Columbia». Самый долгоживущий гальванический элемент - серно-цинковая батарея, изготовленная в Лондоне в 1840 г.
До 1940 г. марганцево-цинковый солевой элемент был практически единственным используемым химическим источником тока.
Несмотря на появление в дальнейшем других первичных источников тока с более высокими характеристиками, марганцево-цинковый солевой элемент используется в очень широких масштабах, в значительной мере благодаря его относительно невысокой цене.
В современных химических источниках тока используются:
в качестве восстановителя (на аноде) - свинец Pb, кадмий Cd, цинк Zn и другие металлы;
в качестве окислителя (на катоде) - оксид свинца(IV) PbO2, гидроксооксид никеля NiOOH, оксид марганца(IV) MnO2 и другие;
в качестве электролита - растворы щелочей, кислот или солей.
Устройство батарейки
Современные гальванические элементы внешне имеют мало общего с устройством, созданным Алессандро Вольта, однако базовый принцип остался неизменным. Батарейки производят и сохраняют электричество. Внутри сухого элемента, питающего прибор, есть три главные части. Это отрицательный электрод (-), положительный электрод (+) и находящийся между ними электролит, представляющий собой смесь химических веществ. Химические реакции заставляют электроны течь от отрицательного электрода через прибор, а затем назад, к положительному электроду. Благодаря этому прибор и работает. По мере того как химикалии расходуются, батарейка садится.
Корпус батарейки, который делают из цинка, снаружи может быть покрыт картоном или пластиком. Внутри корпуса находятся химикалии в виде пасты, а у некоторых батареек посредине есть угольный стержень. Если мощность батарейки падает, это значит, что химикалии израсходованы и батарейка больше не в состоянии производить электричество.
Перезарядка таких батарей невозможна или очень нерациональна (к примеру, для зарядки некоторых типов батарей придется потратить в десятки раз больше энергии, чем они могут сохранить, а другие виды могут накопить только малую часть своего первоначального заряда). После этого батарею останется только выкинуть в мусорный ящик
Большинство современных аккумуляторных батарей были разработаны уже в 20-ом веке в лабораториях крупных компаний или университетов.
Экспериментальная часть
Ученые утверждают, что если у вас дома отключат электричество, вы сможете некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов. Ведь в любом фрукте и овоще есть электричество, поскольку они заряжают нас, людей, энергией при их употреблении.
Но мы не привыкли верить всем на слово, поэтому решили проверить это на опыте. Итак, для создания «вкусной» батарейки мы взяли:
лимон, яблоко, луковицу, картофелину сырую и вареную;
несколько медных пластин из набора по электростатике – это будет наш положительный полюс;
оцинкованные пластины из того же набора – для создания отрицательного полюса;
провода, зажимы;
милливольтметры, вольтметры
амперметры.
лампочку на подставке, рассчитанную на напряжение 2,5 В и силу тока 0,16А.
Результаты эксперимента мы занесли в таблицу.
Вывод: напряжение между электродами приблизительно одинаковое. А величина силы тока, вероятно, связана с кислотностью продукта. Чем больше кислотность, тем больше сила тока.
Если использовать не сырую, а вареную картошку, то мощность устройства увеличится в 4 раза.
Мы решили исследовать, как зависят напряжение и сила тока от расстояния между электродами. Для этого взяли вареную картофелину, изменяли расстояние между анодом и катодом и измеряли напряжение и силу тока на батарейке. Результаты эксперимента занесли в таблицу.
|
Расстояние между электродами, см |
Напряжение между электродами, В |
Ток короткого замыкания, мА |
|
1 |
0,6 |
2,1 |
|
2,5 |
0,7 |
3,6 |
|
3,5 |
0,7 |
3,8 |
|
5 |
0,8 |
4,2 |
Вывод: напряжение между электродами и сила тока растут с увеличением расстояния между ними. Ток короткого замыкания мал, т.к. внутреннее сопротивление картофеля велико.
Далее мы решили составить батарею из двух, трех, четырех картофелин. Предварительно увеличив расстояние между электродами до максимума, последовательно включили картофелины в цепь. Результаты эксперимента занесли в таблицу.
Вывод: напряжение на зажимах батареи растет, а ток уменьшается. Ток слишком мал, для того чтобы загорелась лампочка.
Поэтому мы планируем в дальнейшем выяснить, какими способами можно увеличить силу тока в цепи и заставить лампочку светиться.
Наблюдали за нашими «вкусными» батарейками мы в течение некоторого времени. Результаты измеренного напряжения на батарейках занесли в таблицу:
Вывод: постепенно напряжение на всех «вкусных» батарейках уменьшается. До сих пор еще есть напряжение на яблоке, луке и вареном картофеле.
Вытаскивая медную и цинковую пластины из овощей и фруктов, мы обратили внимание на то, что они сильно окислились. Это значит, что кислота вступала в реакцию с цинком и медью. За счет этой химической реакции и протекал очень слабый электрический ток.
Об использовании фруктов и овощей для получения электричества.
Недавно израильские ученые изобрели новый источник экологически чистого электричества. В качестве источника энергии необычной батарейки исследователи предложили использовать вареный картофель, так как мощность устройства в этом случае по сравнению с сырым картофелем увеличится в 10 раз. Такие необычные батареи способны работать несколько дней и даже недель, а вырабатываемое ими электричество в 5-50 раз дешевле получаемого от традиционных батареек и, по меньшей мере, вшестеро экономичнее керосиновой лампы при использовании для освещения.
Индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди. Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек.
Выводы:
1 Познакомились с устройством батарейки и его изобретателями.
2.Узнали, какие процессы протекают внутри батарейки.
3. Изготовили овощные и фруктовые батарейки
4.Научились определять напряжение внутри «вкусной» батарейки и силу тока создаваемую ею.
5. Заметили, что напряжение между электродами и сила тока растут с увеличением расстояния между ними. Ток короткого замыкания мал, т.к. внутреннее сопротивление батарейки велико.
6.Обнаружили, что напряжение на зажимах батареи составленной из нескольких овощей растет, а ток уменьшается. Ток слишком мал, для того чтобы загорелась лампочка.
7. В собранной цепи лампочку зажечь не смогли, т.к. ток мал.
Использованная литература:
1 Энциклопедический словарь юного физика. -М.: Педагогика, 1991г
2 О. Ф. Кабардин. Справочные материалы по физике.-М.: Просвещение 1985.
3 Энциклопедический словарь юного техника. -М.: Педагогика, 1980г.
4 Журнал «Наука и жизнь», №10 2004г.
5 А. К. Кикоин, И.К. Кикоин. Электродинамика.-М.: Наука 1976.
6 Кирилова И. Г. Книга для чтения по физике.- Москва: Просвещение 1986.
7 Журнал «Наука и жизнь», №11 2005г.
8 Н.В.Гулиа. Удивительная физика.-Москва: «ИздательствоНЦ ЭНАС» 2005
Интернет- ресурс.
У вас никогда не было желания что-нибудь раскурочить? Нет, ни в коем разе из хулиганских побуждений, а исключительно с целью узнать «что там внутри»? Было? Вот и у меня сегодня возникло такое же желание. И я, конечно же, постараюсь использовать его во благо, подготовив статью об устройстве батарейки. Итак, как сказал бы степенный лектор своей аудитории, тема нашего занятия сегодня — Первичные химические источники тока. Но мы с вами не на лекции, поэтому официальный тон соблюдать не будем, и наряду с таким названием будем использовать и обыденный термин — батарейка.
Казалось бы, в наш современный высокотехнологичный век такой устаревший атрибут как батарейка должен был бы давно сойти со сцены. Ведь изобретена батарейка была не вчера, а, ни много ни мало, более двух веков назад. Тем не менее, изобретение итальянского ученого Алессандро Вольта не только не забыто, но и активно используется благодаря бурному развитию мобильных устройств, которым требуется наличие автономного источника питания. Итак, попытаемся немного разобраться в этих элементах питания, а заодно и препарируем парочку.
Начнем с конструкции. Следует заметить что, несмотря на длительную историю и постоянное совершенствование, принципиальных изменений в устройстве батареи не произошло. Алессандро Вольта в 1800 году представил первый источник постоянного тока – несколько пар кружочков, изготовленных из двух различных металлов, и проложенных между собой кусочками ткани, смоченными в солевом растворе-электролите. Это изобретение получило название «Вольтов столб», а в честь изобретателя назвали единицу электрического напряжения — Вольт. Такая конструкция батареи – два электрода, помещенные в среду электролита, сохранилась и по сей день. Тем не менее, многообразие вариантов используемых электродов, электролитов и конструкций дает нам существующее ныне разнообразие батарей.
Среди всего многообразия элементов питания наиболее популярными являются солевые (самые дешевые и массовые элементы) и щелочные (алкалиновые) источники питания. Остальные же источники питания распространены гораздо меньше ввиду высокой стоимости, специфике сфер использования, либо токсичности.
Независимо от видов батареек и используемых материалов процессы, происходящие внутри элемента питания, схожи. Это процессы образования электрической энергии в ходе химической реакции. В состав первичного источника тока, как и много лет назад, входит как минимум три компонента: анод, катод и электролит. Анод (как правило, цинк) служит источником электронов. Образовавшиеся в процессе окислительной реакции электроны движутся по проводнику в сторону катода. На своем пути они выполняют некоторую работу, например, зажигают лампочку или вращают электродвигатель. На катоде электроны участвуют в обратной восстановительной реакции. Электролит является средой для переноса потоков иона, образующихся в процессе химической реакции. Круг замыкается. Все реакции, происходящие в гальваническом элементе (в отличие от вторичных источников тока – аккумуляторов) необратимые. По этой причине батарейки нельзя заряжать. В процессе этих реакций из входящих в состав батареек компонентов образовываются новые вещества, электроды постепенно разрушаются. При этом говорят, что батарейка садится.
Подтвердить или опровергнуть все вышесказанное можно с помощью нашего любимого метода – экспериментального. Поэтому вступительную, так сказать, теоретическую, часть статьи считаю оконченной и предлагаю перейти к практике, а именно, разобрать промышленный гальванический элемент и посмотреть, что же там внутри.
Для этих целей из небольшой дрели и режущего ролика от плиткореза я соорудил подобие дремеля. Но в данной ситуации можно было бы вполне воспользоваться и простым напильником.
Сделаем разрез по периметру батарейки в районе отрицательного полюса (прямо хирургом себя чувствую 🙂) Р-р-а-з! и первые компоненты батарейки перед нами — это отрицательный электрод, он же источник электронов.
Распилим батарею с другой стороны, и нам предстанет материал положительного электрода. Это диоксид марганца. Он «принимает» электроны.
Между электродами проложена вставка, пропитанная щелочью — электролитом.
Как мы определили что там все-таки щелочь? У меня в старых запасах оказалась универсальная индикаторная бумага. При прикосновении к этой вставке бумага окрасилась в синий цвет.
На фото не очень хорошо видно, поэтому воспользуюсь и фенолфталеиновым индикатором — в щелочной среде он окрашивается в интенсивный малиновый цвет.
Вот, собственно, и все с этой батарейкой. Как видим, все компоненты (анод, катод, электролит) на самом деле присутствуют в этом гальваническом элементе. Чтобы исключить тот факт, что нам случайно попалась батарейка, четко попадающая под «классическую схему, вскроем еще одну, побольше 🙂
Заглянем ей под крышечку…
Все то же самое: анод, катод, электролит.
Только в данном случае в качестве анода выступает целиком цинковый корпус батарейки.
Интересно, в разобранном состоянии батарейка будет работать? Конечно! Ведь мы сохранили все необходимые компоненты для функционирования гальванического элемента!
И даже в таком состоянии она работает!!!
Еще было бы интересно посмотреть, как работает батарейка «Крона». Ведь в отличие от большинства гальванических элементов «пальчикового» форм-фактора эта батарейка выдает аж 9 вольт. Наверняка она имеет другое устройство! Заглянем ей под оболочку…
На первый взгляд действительно все по-другому!
Но нет! Оказывается, эта батарейка просто состоит из шести небольших полуторавольтовых гальванических элементов знакомой нам конструкции.
Ну и наконец самый маленький участник нашего эксперимента. Встречайте — батарейка типа «таблетка»! Посмотрим на ее конструкцию.
Но и здесь то же самое: два электрода и электролит.
Все, батареек в доме больше не осталось, экспериментировать больше не над чем. 🙂
Итак, какие же выводы можно сделать из всего нашего теоретико-практического баловства?
Ну, во-первых, мы выяснили, что батарейка была изобретена довольно давно, когда не было крупных научных центров, нанотехнологий и прочих достижений современной науки и техники.
Во-вторых, мы определили, что гальванический элемент обязательно состоит из трех компонентов — анода, катода и электролита.
И в-третьих, наш эксперимент показал, что батарейка — довольно неприхотливое устройство. Для ее функционирования не требуется специфических материалов или создания особых условиях.
Все это позволяет что? Правильно — ! Но это уже совсем другая статья.
Следите за обновлениями блога Своя лаборатория в сетях
