Как получить ток из картошки. Как получить электричество из картошки. Как сделать батарейку из овощей
Не каждому знаком такой факт, что если два электрода различных металлов воткнуть в любой овощ или фрукт, то между соком и металлами начнутся химические реакции, в результате которых появится разность потенциалов на электродах, то есть напряжение. Поэтому даже в походе или экспедиции, вдали от цивилизации, можно получить электричество, соорудив источник тока из обыкновенной картошки, гвоздей и медной проволоки , чтобы подзарядить аккумуляторы взятых с собой различных электронных устройств.
Делается такая мини-электростанция несложно - гвоздь и проволока зачищается так, чтобы на них не оставались грязь, окислы или изоляция (в том числе и лак на медной проволоке). Затем картофелина протыкается полученными электродами таким образом, чтобы исключить соприкосновение их друг с другом. Электричество из одной картошки, гвоздя и одной проволочины получается около 0,4 В, что конечно очень мало. Для повышения напряжения нужно собрать ещё две такие «батарейки» и последовательно их соединить. Таким образом значение напряжения увеличивается примерно до 1,3 В, а это уже можно использовать.
В связи с тем, что проходящие внутри картофельных «батареек» химические процессы медленные, то и получаемый от них ток будет весьма мал и незначителен, однако подсоединив конденсатор к выходам системы можно сделать небольшой запас. Чем емкость конденсатора больше, тем большим количеством электроэнергии он сможет запастись от картошечных батареек (при подключении электролитического конденсатора необходимо соблюдать полярность - в случае получения электричества из картошки плюс находится на медном электроде, минус на железном гвозде). Для получения большего напряжения готовится больше таких «батареек» и подключение их последовательное, если же требуется ток большей силы - подключение параллельное.
В принципе, работать в качестве электролита между электродами из меди и цинка способны многие плоды. Профессором Иерусалимского университета и его коллегами разработана технология, позволяющая создавать эффективные дешевые аккумуляторы из... обычной картошки. Картофель выбран израильтянами исходя из того, что это самый дешевый и практичный вариант: распространен повсеместно, прекрасно хранится без холодильника, мушек не привлекает. В лаборатории Рабиновича обнаружено, что если восемь минут поварить картофель, то его электрическая сила увеличится, и батарея получается мощнее, по сравнению с электричеством из сырой картошки, в десять раз.
В результате экспериментов выяснилось, что кусочек недоваренной картофелины, помещенный между пластинами меди и цинка, способен обеспечивать энергией электрическую светодиодную энергосберегающую лампочку (LED лампочку) в течение 40 дней. По утверждению ученых, такая необычная картофельная энергетическая установка обойдется в десять раз дешевле стандартной батареи «АА», вдобавок, картофель экологически безопасен, его можно вполне использовать как удобрение, после окончания срока службы как элемента питания в процессе получения электричества из картошки. К тому же расчеты показывают, что «картофельное» освещение по сравнению с газовым в шесть раз дешевле, а с традиционным электрическим - в двадцать раз.
В походных условиях такой природный источник питания, как картошка, электричества много не даст, но подзарядить батарею мобильного телефона, аккумулятор фотоаппарата, других устройств, потребляющих небольшой ток, вполне позволит. Процесс зарядки аккумуляторов картошечной батарейкой весьма длительный, однако в походе можно оставить на ночь данную систему, а утром получить подзаряженную батарею.
Сочные фрукты, молодой картофель и другие пищевые продукты могут служить питанием не только для людей, но и для электроприборов. Чтобы добыть из них электричество, понадобятся оцинкованный гвоздь или шуруп (то есть практически любой гвоздь или шуруп) и отрезок медной проволоки. Чтобы зафиксировать присутствие электричества, нам пригодится бытовой мультиметр, а более наглядно продемонстрировать успех поможет светодиодный светильник или даже вентилятор, рассчитанные на питание от батареек.
Разомните лимон в руках, чтобы разрушить внутренние перегородки, но не повредите кожуру. Воткните гвоздь (шуруп) и медную проволоку так, чтобы электроды располагались как можно ближе друг к другу, но не соприкасались. Чем ближе будут находиться электроды, тем меньше вероятность, что они окажутся разделены перегородкой внутри фрукта. В свою очередь, чем лучше ионный обмен между электродами внутри батарейки, тем больше ее мощность.
Суть опыта в том, чтобы поместить медный и цинковый электроды в кислую среду, будь то лимон или ванночка с уксусом. Гвоздь послужит нам отрицательным электродом, или анодом. Медную проволоку назначим положительным электродом, или катодом.
В кислой среде на поверхности анода протекает реакция окисления, в процессе которой выделяются свободные электроны. С каждого атома цинка уходит два электрона. Медь — сильный окислитель, и она может притягивать электроны, освобожденные цинком. Если замкнуть электрическую цепь (подключить к импровизированной батарейке лампочку или мультиметр), электроны потекут от анода к катоду через нее, то есть в цепи возникнет электричество.
Картофель — от природы прекрасный корпус и электролит для гальванического элемента. Картошка стабильно давала нам напряжение более 0,5 В с одного элемента, тогда как лимон демонстрировал результат в районе 0,4 В. Чемпион по вольтажу — уксус: 0,8 В с ячейки. Чтобы получить большее напряжение, соединяйте элементы последовательно. Для питания более мощных потребителей (вентилятор) — параллельно.
На поверхности катода, то есть отрицательно заряженного электрода, идет реакция восстановления: катионы (положительно заряженные ионы) водорода, содержащиеся в кислоте, получают недостающие электроны и превращаются в водород, выходящий наружу в виде пузырьков. Около катода возникает концентрация анионов (отрицательно заряженных ионов) кислоты, а около анода — катионов цинка. Чтобы сбалансировать заряды в электролите, необходимо обеспечить ионный обмен между электродами внутри батарейки.
Повышенная кислотность почвы — проблема для агрономов, но радость для электротехников. Содержание ионов водорода и алюминия в земле позволяет буквально воткнуть в горшок две палки (как обычно, цинковую и медную) и получить электричество. Наш результат — 0,2 В. Для улучшения результата почву стоит полить.
Важно понимать: электричество вырабатывается не из лимона или картошки. Это вовсе не та энергия химических связей в органических молекулах, которая усваивается нашим организмом в результате потребления пищи. Электроэнергия возникает благодаря химическим реакциям с участием цинка, меди и кислоты, и в нашей батарейке именно гвоздь служит расходным материалом.
В условиях БП (Большой Пи**ец, этим термином обозначается какой-то глобальный катаклизм — стихийное бедствие, мировая война, техногенная катастрофа планетарного масштаба — прим.ред. ) пропадут и станут недоступными много благ цивилизации, мир откатится к примитивному веку, в лучшем случае, начала 19-го века. Электричество, как тонкая по природе энергия, гарантированно станет экзотикой — потому что не станет обычных источников. Сами-то потребители еще сколько-то поживут. А вот запасать электричество в консервы невозможно, такова его природа.
Да, будут в основном электромеханические генераторы на мышечной силе, на течении воды, использующие поток ветра. А будут — в меньшей степени — электрохимические генераторы. В меньшей — потому что для их создания потребуются более глубокие, чем может продемонстрировать среднестатистический выживальщик человек, познания в химии.
Электрохимический источник тока
Электромеханические генераторы — тема отдельной статьи, сегодня поговорим об электрохимических источниках тока. Все они устроены просто — нужно два металла, один из которых электроположительный, а другой, соответственно, электроотрицательный. Иначе говоря, один растворяется, а другой производит электроны. Металлы не должны соприкасаться, а электроды из этих металлов находятся в электролите, чтобы между ними протекал ионный ток. От электродов можно запитать электрическую цепь. Вот источник и готов.
Понятно, что электрохимический источник тока имеет очень невысокий потенциал — половина вольта или меньше. Он прямо зависит от разницы потенциалов металлов, из которых сделаны электроды. Удобных пар металлов не так много, их потенциалы хорошо известны. Поэтому электрохимические ячейки объединяют в батареи, соединяя последовательно.
Всем известный автомобильный свинцовый аккумулятор является такой батареей — у него последовательно соединены 6 ячеек (банок). Любая батарейка — тоже батарея из последовательных ячеек. Вернее, не любая, есть моноячейки, но их все равно называют батарейками для общности.
Все мальчишки знают, что в батарейках нет жидкого электролита. Электролитом в них пропитан наполнитель — это удобно для эксплуатации. То есть наполнитель является некоей губкой, наполненной очень густым электролитом. Этого достаточно, чтобы электролит мог пропускать ионный ток.
Батарейки для ИБП (источников бесперебойного питания — прим.ред ), к примеру, гелевые. Там гель тоже как густая жидкость, то есть не такой текучий, как серная кислота из свинцовых аккумуляторов. Но тем не менее, это все равно электролит.
К чему все это?
Электричество из картошки
«Картофельная ячейка» — это обычная картошка, в которую воткнули скрепку из цинка и скрепку из меди. Цинк (оцинковка на стальной скрепке) является катодом, он растворяется. Медь второй скрепки является анодом. Сама картошка же в реакции не участвует, а является электролитом.
Вместо картошки может быть баночка с солевым раствором (да-да, и таким, как тут все подумали, тоже). Может быть огурец, помидор, репа. Смоченная солевым раствором туалетная бумага (неиспользованная, в целях величия науки… хотя это непринципиально). В общем, любая среда, которая связывает оба куска металла ионной проводимостью, но не дает соприкоснуться.
Электрохимический потенциал пары «цинк — медь » очень низкий, доли вольта (порядка 0.8-0.9В). Поэтому, чтобы набрать, например, 3.5В, то есть напряжение, на которое рассчитаны стандартные белые светодиоды, нужно около четырёх-пяти таких элементов.
Да, это детский опыт, стандартный для кружков типа «умелые ручки». Несложно, наглядно, никого не убьет. И оставался бы он таким, если бы не новейшие достижения электроники. Во-первых, это массовое распространение светодиодов. Которые весьма эффективны в КПД, требуют крошечные 1.5 вольта питания и не особо много тока. Микроэлектроника тоже стремительно уменьшает потребляемую мощность.
И в принципе, если собрать из картофеля и скрепок достаточную гирлянду, можно запитать павербанк за счет его конвертера. Да, электричество картошка и скрепки с их неразвитыми электродами будут производить невеликое. Но все же — максимум конвертер из этой батарейки выжмет. А потом уже можно кормить другие устройства.
Таким образом электричество из картошки поможет вам решить вопрос зарядки устройств, освещения, добычи огня, возможно даже — обогрева, в условиях БП, в чрезвычайной ситуации или при автономном выживании.
И повторю напоследок — основным ограничением электрохимического источника тока является отдаваемая мощность, которая зависит в первую очередь от:
- площади электродов в жидкости;
- исчерпания состава самой жидкости;
- внутреннего сопротивления источника (картошка как таковая не может проводить много тока).
Поэтому можно смело брать пластины металлов размером с тетрадь, совать их в трехлитровую банку с соленой водой, и получать источник повзрослее.
В условиях БП (Большой Пи**ец, этим термином обозначается какой-то глобальный катаклизм — стихийное бедствие, мировая война, техногенная катастрофа планетарного масштаба — прим.ред. ) пропадут и станут недоступными много благ цивилизации, мир откатится к примитивному веку, в лучшем случае, начала 19-го века. Электричество, как тонкая по природе энергия, гарантированно станет экзотикой — потому что не станет обычных источников. Сами-то потребители еще сколько-то поживут. А вот запасать электричество в консервы невозможно, такова его природа.
Да, будут в основном электромеханические генераторы на мышечной силе, на течении воды, использующие поток ветра. А будут — в меньшей степени — электрохимические генераторы. В меньшей — потому что для их создания потребуются более глубокие, чем может продемонстрировать среднестатистический выживальщик человек, познания в химии.
Электрохимический источник тока
Электромеханические генераторы — тема отдельной статьи, сегодня поговорим об электрохимических источниках тока. Все они устроены просто — нужно два металла, один из которых электроположительный, а другой, соответственно, электроотрицательный. Иначе говоря, один растворяется, а другой производит электроны. Металлы не должны соприкасаться, а электроды из этих металлов находятся в электролите, чтобы между ними протекал ионный ток. От электродов можно запитать электрическую цепь. Вот источник и готов.
Понятно, что электрохимический источник тока имеет очень невысокий потенциал — половина вольта или меньше. Он прямо зависит от разницы потенциалов металлов, из которых сделаны электроды. Удобных пар металлов не так много, их потенциалы хорошо известны. Поэтому электрохимические ячейки объединяют в батареи, соединяя последовательно.
И повторю напоследок — основным ограничением электрохимического источника тока является отдаваемая мощность, которая зависит в первую очередь от:
- площади электродов в жидкости;
- исчерпания состава самой жидкости;
- внутреннего сопротивления источника (картошка как таковая не может проводить много тока).
Поэтому можно смело брать пластины металлов размером с тетрадь, совать их в трехлитровую банку с соленой водой, и получать источник повзрослее.
Получение электричества с помощью овощей - задача не такая сложная, как кажется. Узнать практически, как получить электричество из картошки можно у себя на кухне. Понадобится всего несколько картофелин, кусочек провода, несколько гвоздей, шайб, монет, чтобы с их помощью собрать действующий гальванический элемент или даже батарею. С помощью такой батареи можно не только запитать маломощную нагрузку вроде часов, радиоприёмника, но даже зарядить телефон или зажечь бытовую лампу освещения.
Использование сырого картофеля
Получить электричество из картошки возможно даже в домашних условиях. Чтобы убедиться в этом, достаточно воткнуть в картофелину два металлических щупа вольтметра. Прибор покажет наличие напряжения на уровне нескольких милливольт.
Конечно же, от такого источника вряд ли удастся запитать какой-либо электроприбор, слишком мала мощность. Если вместо щупов из одинакового металла применить цинковый катод и медный анод, его напряжение существенно возрастёт.
Чем больше площадь электродов, тем эффективнее работает ячейка. Цинк можно добыть из отработанной батарейки, разрезав металлический цинковый стакан гальванического элемента. Вариант попроще: воспользоваться обычным оцинкованным гвоздём, винтом или шурупом из строительного магазина. Анод изготавливается из отрезка медного провода, жилы кабеля или медного крепежа из того же строительного магазина. Медно-цинковая овощная ячейка даст уже около 0,5-0,7В. По сути, в результате получается настоящий гальванический элемент.
Не имеет значения, целая будет картофелина или нет. Крупный корнеплод, разрезанный на части будет работать так же, как и целый.
Пластинчатый элемент
Ещё один эффективный способ получения картофельного электричества состоит в помещении плоского кусочка сырого корнеплода между пластинками меди, цинка, а также их сплавов. В качестве пластин можно использовать различные медные монеты, а отрицательный электрод сделать из плоской оцинкованной шайбы подходящего диаметра. Такой элемент получается компактным, из него проще составить батарею.
Картофельная батарея
Одна медно-цинковая картофельная ячейка позволит получить максимум около 0,9 В и очень малый ток. Для того, чтобы повысить максимальную мощность, нужно соединить несколько элементов последовательно, параллельно или применить комбинированную схему.
Последовательное соединение
Этим способом пользуются для увеличения напряжения батареи. При такой схеме полюса соединяются таким образом, что положительный полюс одной ячейки соединяется с отрицательным полюсом следующего. Крайние отводы станут плюсом и минусом батареи. ЭДС всех элементов складывается, при этом ток, протекающий в цепи будет равен току одного элемента. Общее суммарное напряжение равно сумме ЭДС всех соединённых элементов.
Две последовательно соединённых картофелины или пластинчатых элемента дадут уже 1,5 В, сравнимые с привычной пальчиковой батарейкой.
С последними дело обстоит очень просто, поскольку такая батарейка получается путём укладки слоями по схеме: плюс-медь-картофель-цинк-медь-картофель-цинк-минус.
Параллельное соединение
При такой схеме соединения токи всех элементов складываются. Все положительные полюса объединяются и образуют «плюс», все отрицательные полюса образуют «минус». Суммарный ток будет равен сумме токов всех объединённых в параллельную схему ячеек, а напряжение равно среднему напряжению отдельных частей.
Комбинированная схема
Заключается в комбинировании последовательной и параллельной схемы соединения для увеличения максимального тока и напряжения батареи.
Таким образом, применяя схему последовательно-параллельного соединения, можно получить вполне работоспособную батарею, например, способную электричеством из картошки зарядить аккумулятор телефона в экстренной ситуации.
При большом количестве задействованных овощей можно даже зажечь бытовую лампу освещения.
Интересное видео о получении электричества из картофеля:
Вареный картофель
Обеспечивает ещё более высокие энергетические показатели. При варке клубней органические вещества в них разрушаются, что способствует снижению электрического сопротивления «электролита». Батарея, собранная из пластинчатых элементов на основе вареного овоща отличается большей мощностью, чем аналогичная из сырого.
Физико-химическое обоснование
Сам по себе картофель, или другой овощ, не содержит каких-либо запасов электричества. И это не та энергия, которую наш организм извлекает при употреблении овощей в пищу. Возникновение электричества происходит вследствие химической реакции окисления-восстановления на электродах гальванической ячейки. В ходе реакции происходит обмен электронами между анодом и катодом с протеканием электрического тока в среде электролита. Электролитом в данном случае является слабый раствор кислот и солей, содержащийся в соке клубня. Цинк или другой металл, окисляясь в среде электролита, освобождает электроны, которые восстанавливаясь на втором, медном электроде образуют электрический ток. При такой реакции цинковый электрод постепенно расходуется. А сам картофель является всего лишь контейнером, способный длительное время сохранять сочность (электролит).
Безусловно, опыты по получению электричества из картошки интересны прежде всего с познавательной точки зрения и для практического применения мало пригодны.
Фонарик из картошки: видео