Простейший газовый аккумулятор своими руками → Мастерская. Самодельный аккумулятор


Простейший газовый аккумулятор своими руками / Мастерская / Uceleu.Ru

ПРОСТЕЙШИЙ ГАЗОВЫЙ АККУМУЛЯТОР (Технология изготовления и испытание)

Конечно, сейчас нет проблем с покупкой батареек и аккумуляторов, но, видимо, вам будет интересно познакомиться с конструкцией газового аккумулятора. Она настолько проста, что ее сможет повторить любой человек (см. схему). Устройство простейшего газового аккумулятора:

1. Емкость 2. Крышка 3. Угольный стержень 4. Активированный уголь 5. Раствор поваренной соли (15%) 6. Мешочек с активированным углем 7. Клемма (хомутик) 8. Пробка

Конструкция аккумулятора понятна из рисунка. Непрозрачная емкость (1) с крышкой (2) наполнена электролитом — 15% раствором поваренной соли.

В емкость опущены два одинаковых электрода. Электрод состоит из угольного стержня, вокруг которого располагается мешочек (6) с активированным углем (4). Мешочки необходимо плотно обмотать нитками, чтобы обеспечить хороший контакт электрода с активированным углем. Толщина слоя активированного угля не должна превышать 15 мм.

Если добавить в раствор на каждый литр 1 г борной кислоты и 2 г сахара, то работа аккумулятора улучшится. Сахар добавляют при длительных циклах разряда.

Заряжают аккумулятор постоянным током из расчета 4,5 вольта на каждый элемент (банку). Время заряда — до 12 часов. Сигнал полного заряда — обильное выделение газов. Для того чтобы газы не «выдавливали» из емкости электролит, предусмотрена пробка, которую нужно при зарядке открыть. Чтобы получить емкость 1а*ч, нужно использовать 65 г активированного угля. Смена электролита — один раз в неделю.

Примечание

● Если стенки сосуда будут пропускать свет, то аккумулятор будет быстро разряжаться. Емкость снаружи можно покрасить. ● Воду лучше применять дистиллированную или растопить снег, т.к. водопроводная сильно минерализована, а это плохо. ● 15% раствор поваренной соли получается разведением 5 столовых ложек соли в одном литре воды.

Источник: материалы сайта www.2x2business.ru/

— Описанный в приведенной статье аккумулятор действительно настолько прост и состоит из, буквально, подножных составляющих, что невольно берет сомнение: а будет ли работать? Так что прежде чем тиснуть статью в группе, у меня зачесались руки испытать его в работе.

По сути, это топливный элемент, работающий на водороде, который вместе с кислородом запасается в пористом объеме угля в процессе электролиза во время зарядки. Выделение же газов в конце зарядки сигнализирует о перенасыщении угля газами.

Специально ничего не покупал, все нашлось дома. Угольные стержни выковырял из пары батареек типоразмера АА (цинк сохранил на будущее).

Активированный уголь в лесу не продается, а вот древесный добыть легко. Стало интересно получится ли с ним, поэтому использовал древесный уголь для мангалов. Отобрал, проверяя проводимость тестером, упомянутые в статье 65 грамм. Затем измельчил, так мелко насколько хватило терпенья, в ступке. На фото в стакане получилось примерно до слова «Сметана»!

Из куска старой футболки сострочил пару мешочков и набил их углем. Это — самый длительный и грязный процесс. Насыпал через воронку, свернутую из бумаги, затем утрамбовывал, пальчиком конечно же. В конце воткнул угольные стержни и обмотал все ниткой.

Электроды получились довольно плотненькие, весом по 36 г, диаметром около 35 мм, длиной — примерно по 75 мм.

Припаял провода, сунул в стакан, на всякий случай разгородив их сепаратором из деревянной щепки. Залил соляным раствором и дал примерно час времени пропитаться.

Заряжал от китайского маломощного блока питания с регулируемым напряжением. Выставил напряжение 4,7 В. Первый час стрелка амперметра колебалась между 200 и 250 мА, напряжение установилось 2,2 В. За последующие три часа ток с 200 мА упал до 195 мА, напряжение выросло до 2,58 В. Я не стал дожидаться появления пузыриков, так как время было позднее.

После отключения зарядного, напряжение на банке быстро упало до 1,54 В. Ток короткого замыкания удивил — аж 0,29 А! Я заметил что на холостом ходу напряжение очень медленно снижается, примерно на одну сотую вольта за пять минут. В коробке с хламом откопал лампочку от карманного фонарика на 3,5 В и с ее помощью нагрузил аккумулятор. За четыре минуты при разрядном токе 140 мА, напряжение упало до 0,885 В под нагрузкой. После того как разомкнул цепь, напряжение быстро поднялось до 1,37 В. Понятно, что из-за значительного внутреннего сопротивления аккумулятор не способен отдавать большой ток длительное время, хотя и обладает приличной емкостью.

Осталось проверить на саморазряд, ибо он показывает пугающие темпы. Я отключил все от аккумулятора и оставил на ночь. Все оказалось не так страшно. Я ожидал что за семь часов напряжение упадет до полувольта, а то и разрядится полностью. Но утром вольтметр бодренько показал 1,166 В, ток к.з. — 0,21 А, и я понял что и здесь все не так плохо. Можно продолжать играться дальше.

Итак, полученный аккумулятор на удивление работоспособен и показывает неплохие результаты. Его вполне можно применять как накопитель, к примеру, для ветрогенератора. При должном уходе, конечно же. Для начала стоит поработать над такими недостатками как значительный саморазряд и большое внутреннее сопротивление, из-за которого требуется несколько завышенное зарядное напряжение, что важно при зарядке от альтернативных источников энергии, и невозможно питать более-менее мощную нагрузку.

Пути решения вижу такие:

● Изолировать лаком и приподнять над электролитом металлические части электродов чтобы исключить замыкание тока через электролит. ● Вполне возможно, что это вовсе и не саморазряд, а какие-то процессы по выравниванию потенциалов, техника ведь грубая и неотесанная. ● Использовать угольные стержни с возможно большей площадью поверхности для лучшего контакта с активной массой. При этом выдерживать рекомендованную в статье толщину угольного слоя в 15 мм, а то и сделать меньше. ● Тщательнее выбирать (по минимальному омическому сопротивлению) и измельчать древесный уголь. Ступка — не самый удобный для этого инструмент! ● Попробовать рекомендованные добавки для электролита — сахар, борная кислота. ● Ну и курить этот вопрос в специальной литературе и на тематических форумах!

В целом же я результатами испытаний доволен и, возможно, к этой теме буду возвращаться еще не раз.

uceleu.ru

Самодельный аккумулятор (газовый) - Для умелых рук

Известно, что при зарядке обычного кислотного акку­мулятора на его аноде выделяется кислород, окисляющий этот электрод, а на катоде выделяется водород. Во время разряда аккумулятора пластины анода и катода взаи­модействуют и происходит обратная реакция, при этом газы водород и кислород играют только вспомогатель­ную роль. Когда аккумулятор отключается от источника зарядного тока, газы бесследно улетучиваются. В современном газовом аккумуляторе при зарядке газы запасаются в электродах и хранятся в них, как на, «складах», до момента разрядки. Сами электроды не уча­ствуют в химических процессах. Газовые аккумуляторы относятся к новым источникам постоянного электрического тока. Их достоинством яв­ляется исключительная простота конструкции, весьма вы­сокая экономичность, так как они не требуют цветных металлов и дорогостоящих материалов. Они очень удоб­ны в эксплуатации: их можно хранить продолжительное время как в заряженном, так и в разряженном состоянии.

 

Эти аккумуляторы не боятся больших зарядных и разрядных токов, что резко сокращает время их зарядки. На такие аккумуляторы не оказывают никакого вредно­го влияния быстрые разрядки и короткое замыкание. По конструкции газовый аккумулятор (см. рис.) напо­минает свинцово-поташный аккумулятор.

 

аккумулятор схема

Простейший газовый аккумулятор и его части (а - общий вид аккумулятора; б - конструкция основных частей): 1 - сосуд; 2 - электролит; 3 - электроды; 4 -крышка; 5 - зажимы; 6 - распорка.

 

Он состоит из непрозрачного сосуда и двух одинаковых электродов ме­шочного типа. В каждом мешочке помещается гальва­нический уголь, окруженный активированным углем. Электролитом служит раствор поваренной соли.

 

Принцип работы газового аккумулятора состоит в том, что во время зарядки на его электродах образуются и длительное время сохраняются запасы атомов водоро­да и хлора. При разрядке аккумулятора эти газы взаимодействуют между собой, соз­давая электрический ток. В момент зарядки аккуму­лятора происходит электролиз раствора. На катоде в мешоч­ке запасается водород, а на аноде — в другом мешочке — запасается хлор. Возникшие во время электролиза атомы водорода и хлора заполняют мельчайшие поры активирован­ного угля и лишаются возмож­ности объединяться в молеку­лы. Таким образом, применение в электродах активированного угля позволило накапливать запасы газов и содержать их в атомном состоянии.

 

Газовые аккумуляторы ста­ли возможны после того, как были найдены вещества, обес­печивающие раздельный сбор, хранение и атомный режим газов в аккумуляторе. Такие вещества называют адсорбентами, то есть веществами, об­ладающими способностью по­глощать газы, пары и жидко­сти. Явление адсорбции проис­ходит на поверхности погло­щающих веществ. Поэтому, чем больше поверхность адсорбен­тов, тем больше молекул газа или пара они поглощают. Хорошей поглотительной способностью обладает обыч­ный древесный уголь, так как в нем большая поверхность об­разуется за счет огромного количества пор. Самым лучшим адсорбентом является активирован­ный уголь, получаемый в результате специальной обработки обычного древесного угля. В 1 грамме активиро­ванного угля общая поверхность достигает 10000 кв. метров. Вот почему в качестве электродов в газовом ак­кумуляторе был взят активированный уголь.

 

Простейший газовый аккумулятор легко изготовить самим. Возьмите стеклянную пол-литровую банку, окрасьте ее снаружи асфальтовым лаком или черной эмалью (мож­но оклеить черной бумагой). Важно, чтобы свет не про­никал внутрь аккумулятора. Любой свет оказывает силь­ное влияние на газы и разряжает аккумулятор. Подберите два угольных стержня от накальных эле­ментов или дуговых фонарей. Сшейте два мешочка из хлопчатобумажной ткани. Вставьте в мешочек угольный стержень с прикрепленным выводом на верхнем конце и набейте вокруг него активированный уголь. Зашейте Ме­шочек сверху и плотно обвяжите его прочными машинны­ми или суровыми нитками. Чем больше витков сделаете и сильнее их затянете, тем надежнее будет контакт порош­ка с угольным стержнем и тем лучше будет работать ак­кумулятор.

 

Второй мешочек изготовляется таким же спо­собом. Активированный уголь можно приобрести в магази­нах химических реактивов или использовать активиро­ванный уголь из старых противогазов. Для получения емкости в 1 ампер-час потребуется 50—90 граммов акти­вированного угля на два мешочка.

 

Электролит составьте по следующему рецепту. На каждый стакан кипяченой воды всыпьте 1 —1,5 столовой ложки поваренной соли. Вставьте мешочки в сосуд и за­лейте его электролитом. Сосуд закройте деревянной крышкой, пропитанной парафином. Сверху на крышке против электродов укрепите выводы, а в середине крышки сделайте отверстие для заливки и смены электролита. Это отверстие закройте пробкой.

 

Зарядка газового аккумулятора производится так же, как и обычного кислотного аккумулятора. Вывод от одного мешочка соедините с отрицательным полюсом источника зарядного тока. Это будет как бы отрицательная пластина аккумулятора (водородный элек­трод), обозначьте его знаком минус (—). Другой мешо­чек— с положительным полюсом источника зарядного тока через реостат. Этот мешочек будет служить поло­жительной пластиной (хлористый электрод), обозначьте его знаком плюс ( + ). Для зарядки одного аккумулятора требуется напряжение 4,5 вольта. Зарядка заканчивает­ся, когда напряжение на зажимах газового аккумулято­ра будет равно 2,2—2,5 вольта.

 

Если вы хотите применить эти аккумуляторы в похо­дах, то скрепите их электроды хомутиками из пластмас­совых пластинок или из полосок оргстекла, как показано на рисунке (а). Распорки не позволят электродам пере­мещаться. Для лучшей работы аккумулятора необходимо сме­нять электролит один-два раза в неделю.

 

По материалам книги "Пионер-электротехник", Детгиз 1960 Автор П. Стрелков Рисунки по эскизам автора выполнены М. СимаковымСсылки на схожие материалы:

ymelie-ryki.ru

Самодельные домашние батареи на 30-100 кВтч делают из аккумуляторов выброшенных ноутбуков

В мае 2015 года Илон Маск представил красивые домашние блоки Powerwall, чтобы хранить энергию от солнечных батарей с крыши — и снабжать бесплатным электричеством весь дом днём и ночью. Даже при отсутствии солнечных батарей такое резервное питание для дома особенно ценно, если в квартале отключили электричество. Компьютер и вся техника продолжат спокойно работать.

Вторая версия Powerwall хранит до 13,5 кВтч, чего должно хватить на несколько часов (стандартная мощность 5 кВт, а в пике 7 кВт). Проблема лишь в том, что оригинальная версия от Tesla стоит аж $5500 (плюс $700 за сопутствующее оборудование, итого $6200, плюс работы по установке стоят от $800 до $2000) — очень дорого. DIY-мейкеры решили эту проблему с помощью бэушных батареек, которые лежат бесплатно в выброшенных ноутбуках.

Своими руками можно собрать блок с лучшими характеристиками, чем у Tesla (например, на 30-100 кВтч) — и намного дешевле. Энтузиасты DIY-сборки делятся опытом на специализированных форумах DIY Powerwalls, в группе на Facebook и на YouTube. Специальный раздел на форумах посвящён безопасности — это важный аспект, когда собираешь такую мощную штуку, которая может ещё и загореться на улице (их обычно устанавливают за пределами дома, чтобы не нарушать закон и из безопасности).

Для мейкеров сборка и подключение такого блока питания — не только интересное занятие и экономия денег, но ещё и возможность разобраться, как работает электрика в доме.

Практически все энтузиасты в комментарии Motherboard отметили, что их собственные системы получаются гораздо большей ёмкости, чем у Tesla. Вероятно, компания пожертвовала ёмкостью ради красивого тонкого дизайна блока питания и ради большей эффективности охлаждения и безопасности. Один из французских мейкеров с форума под ником Glubux собрал блок на 28 кВтч. Он говорит, что этого хватает для всего дома, и пришлось даже купить электрическую духовку и индукционную плиту, чтобы куда-то расходовать излишки энергии.

Австралийский мейкер Питер Мэтьюс собрал блок на 40 кВтч, который питается от 40 солнечных панелей на крыше, благо в Австралии нет недостатка солнечных дней.

Самый большой самодельный блок, который удалось найти Motherboard, собран из 22 500 ячеек от ноутбуков и имеет ёмкость более 100 кВтч. От такого блока маленький дом может работать несколько месяцев — например, всю зиму — даже если солнечные панели полностью вышли из строя или неактивны.

А калифорнийский блогер Джеху Гарсия намерен собрать из батареек ноутбука систему на 1 мегаватт, крупнейшую подобную систему частного хранения энергии в США.

Большинство энтузиастов использует при сборке литий-ионные аккумуляторы модели 18650. Они обычно упакованы в цветные пластиковые корпуса и устанавливаются в ноутбуки и другую электронику. Новые аккумуляторы 18650 стоят около $5 за штуку, так что система выйдет немногим дешевле модели от Tesla. Поэтому сборщики обычно скупают бэушные аккумуляторы и вынимают аккумуляторы из выкинутых сломанных ноутбуков. К сожалению, многие люди просто выкидывают аккумуляторы вместе со сломанным ноутбуком, хотя они ещё вполне рабочие. По словам директора крупнейшей в США компании по переработке батарей Call2Recycle, около 95% аккумуляторов не используются повторно, а заканчивают свой путь на свалке, хотя почти все типы батарей могут быть использованы повторно в том или ином виде.

Найти достаточное количество выброшенной техники не так просто, а в последнее время стало ещё труднее, потому что многие люди начали собирать из них собственные энергетические системы вроде Powerwall, а производители ноутбуков вообще не поощряют повторное использование их аккумуляторов в самодельной технике не их фирмы.

После находки батарей их тестируют, затем «обновляют» через cycling с полным разрядом. Потом батареи объединяет в «упаковки». Такие коробки для сотни батарей можно купить на рынке или собрать самостоятельно. Наверх прикрепляют электропроводящие медные «шины» (busbars), а к ним припаивают контакты батарей.

Вся структура прикрепляются к инвертору и монтируется в стойке, которая устанавливается обычно на улице. Можно установить там систему мониторинга для контроля температуры с автоматическим отключением банков энергии, которые слишком сильно разогрелись.

Сейчас уже сформировалось целое сообщество мейкеров со всего мира, которые конструируют такие «аккумуляторные домашние фермы» из старых батарей ноутбуков, чтобы хранить электричество от солнечных батарей. Сообщество объединяет энтузиастов со всего мира, они делятся опытом и советами по безопасности, инженерным системам, совместимости разных типов батарей и т. д. Успех и безопасность Powerwall доказала, что это действительно безопасные системы, пригодные для постоянного долговременного использования (у Powerwall гарантия 10 лет).

geektimes.ru


Смотрите также