Av S. Hussain Ather – Uppdaterad 30 augusti 2022
haryigit/iStock/GettyImages
Med några vardagliga föremål kan du konstruera ett litet batteri som visar grunderna för elektricitet. Även om kemin skiljer sig från kommersiella batterier, illustrerar dessa projekt hur joner rör sig och genererar en ström.
Det finns tre enkla DIY-batterityper du kan bygga hemma:
Följ säkerhetstipsen nedan innan du börjar.
Även små batterier kan ge en stöt eller kortslutning. Rör aldrig båda ändarna av ett batteri samtidigt. Håll ditt arbetsområde torrt och använd isolerade verktyg. Undvik att skapa en direkt kortslutning mellan terminalerna när du testar spänning.
Välj en solig, torr dag. Gräv grunda hål (2–3 tum) med minst några fots mellanrum. Placera en kopparspik och en aluminiumspik i varje hål, och se till att metallhuvudena är i jämnhöjd med marken. Använd trådskärarna för att ta bort cirka 1,5 tum av isolering från koppartråden. Linda den avskalade delen runt varje spikhuvud tätt och anslut sedan de två spikarna med en kontinuerlig koppartrådsögla.
Fäst multimeterledarna till koppar- och aluminiumelektroderna. Ställ in mätaren på DC-läge. En enda cell bör läsa några millivolt; avläsningen beror på jordens sammansättning och fuktighet. För en högre spänning, arrangera flera celler i serie:alternerande koppar- och aluminiumspik, anslut varje par ände-till-ände. En 12-cellsserie kan nå upp till ~0,3V.
Skär det våta materialet till storleken på en slant. Lös upp 2–3 teskedar salt i skålen med vatten; vinäger kan fungera som en svag elektrolyt. Blötlägg papperet i två minuter och krama sedan ut överflödig vätska. Slå in det blötlagda papperet med aluminiumfolie, forma det runt en slant. Lägg myntet ovanpå folien. Denna sammansättning är en cell.
Anslut en multimeter över myntet och folien. En typisk cell ger 0,1–0,3V. Stapla flera celler i serie för att öka spänningen och testa med en lysdiod – den ska lysa när den kumulativa spänningen överstiger lysdiodens tröskelvärde (~2V).
Linda varje skruv med en pappersremsa och linda sedan koppartråden runt den papperstäckta skruven 30–40 gånger. Använd sprutan för att borra sex jämnt fördelade hål på ena sidan av brädan. Sätt in skruvarna genom brädet i ett galler, se till att papperet förblir inlindat. Anslut skruvarna med koppartråden och säkra skarvarna ordentligt.
Sänk brädan i ett saltvattenbad i flera minuter, ta sedan bort och torka. Anslut en multimeter till kortets terminaler. Enheten producerar vanligtvis 0,2–0,5V per cell; flera celler kan kopplas i serie för högre effekt. En lysdiod kan fungera som en visuell indikator.
Dessa experiment illustrerar hur elektrolytiska lösningar kan generera elektricitet och erbjuder en grund för forskning om förnybara batterier till låga kostnader. Nuvarande begränsningar för vattenhaltiga elektrolyter – lägre spänning jämfört med litiumjonceller – åtgärdas av avancerad kemi. Till exempel har forskning vid Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology visat att natriumbis(fluorosulfonyl)imid (NaFSI)-lösningar kan uppnå upp till 2,6V, nästan dubbelt så hög spänning som traditionella saltlösningar.
Historiskt sett beskrevs jordbatteriet först av Alexander Bain 1841, vilket ledde till tidig telegrafteknik och insikter i jordens elektriska fält. Moderna undersökningar fortsätter att utforska potentialen hos dessa enkla system för hållbara energilösningar.
