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Normal Topic Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile (Read 1003 times)
Mek
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Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
02.07.20 at 01:39:54
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Salve a tutti, dopo aver visto un curioso video sul tubo di questa batteria ,ho deciso di riprodurla e di raccontarvi i risultati che ho ottenuto.
In pratica questa batteria è composta da filo di rame crudo,foglio di alluminio e pongo (usato come elettrolita).
Il filo di rame è stato ripiegato varie volte a formare una come piccola matassa,il pongo è stato immerso prima in acqua calda satura di sale ,una volta asciugato ho ricoperto la matassa di rame a modo salsiccia  Grin , poi ho arrotolato il foglio di alluminio ed ho sigillato con del nastro isolante per tenere tutto saldo. Senza usare separatori.
Misurando con un voltmetro si presentava una tensione di 0,7 Volt. Decido di provare a caricare la cella con una tensione si 2 Volt e una corrente di 1,5 A. In circa 10 secondi ,durante la carica, la tensione sale progressivamente fino a stabilizzarsi a 2 Volt. Staccata la carica ,la tensione della cella scende veloce fino a raggiungete  1,4 Volt  per poi rallentare e continuare a scendere fino ad auto scaricarsi a 0,7 Volt in un tempo stimato di 1 ora circa.
Interessante è vedere che la corrente erogata  a vuotoera parecchia 200/300mA. Incoraggiato dal risultato,decido di realizzare altre due celle più o meno identiche,collegandole in serie si ottiene 2 volt (celle scariche ,dando al carica si arriva a  4 Volt che poi scendono a 3,8 Volt stabilizzandosi a 3,5 Volt. Ho provato a collegare un Led bianco  da 3mm funzionante da 3_5 Volt ,lo teneva acceso per circa 5 minuti,fino a quando la tensione non scendeva sotto i 3 Volt. Tutto questo con solo 10 secondi di carica!
Ora vorrei migliorarla riducendo l'auto scarica e prolungando l'autonomia. Avete dei consigli?
Se vi interessano foto  le caricherò. Saluti
  
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Mek
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #1 - 03.07.20 at 04:28:32
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Aggiornamenti,oggi ho creato un altra batteria utilizzando un tubetto di rame da 6mm di diametro (quello utilizzato per i condizionatori) e un tubo in alluminio anodizzato da 16 mm di diametro ,lunghezza circa 20 cm, solita modalità come la precedente, cioè ho riempito il tubo di alluminio con la solita pasta di pongo ,ho infilato l'altro tubo di rame e l'ho messa a caricare per  2 minuti. Allego scheda più dettagliata sulla caduta di tensione data dall'auto ricarica, la corrente misurata a piena carica era sui 2 A
  

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kekko.alchemi
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #2 - 04.07.20 at 00:15:14
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Ottimi risultati Mek, appena ho un attimo ti rispondo più nel dettaglio!
  
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kekko.alchemi
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #3 - 04.07.20 at 03:52:46
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Eccoci qua, allora vediamo un po' quali reazioni avvengono nella tua batteria.
Utilizzando cloruro di sodio (il sale da cucina) come elettrolita, durante la carica avremo sull'elettrodo positivo di rame, cloruro di rame e sull'elettrodo negativo di alluminio un complesso di alluminio metallico e alluminato di sodio, con i vari cicli si potrebbe formare anche dell'idrossido di alluminio.

Durante la scarica invece il rame si riduce tornando metallico dal cloruro di rame, mentre l'alluminio metallico si trasforma in alluminato di sodio.

Il potenziale dei due elettrodi in questo elettrolita dovrebbe essere di +0,34V per il rame e -1,47V per l'alluminio, per un totale di 1,81V. Ora il problema è che l'alluminio non può tornare in forma metallica in ambiente acquoso, quindi durante le varie fasi di carica e scarica, solamente il rame verrà "ricaricato". Come conseguenza avrai che pian piano tutto l'alluminio si convertirà in alluminato di sodio, che precipiterà in idrossido di alluminio quando gli ioni di Cloro libero si ricombineranno con il sodio presente nell'alluminato di sodio. E' anche il motivo per cui vedi la batteria autoscaricarsi da sola, l'alluminio metallico tende ad ossidarsi spontaneamente, passivandosi e abbassando quindi il suo potenziale.

Probabilmente ci vorranno un bel po' di cicli prima che tutto l'alluminio si convertirà, e fino a quel momento la batteria continuerà a funzionare grazie alla riconversione del rame che continuerà a ridursi e a ossidarsi durante le fasi di scarica e carica.

La buona notizia è che utilizzando un elettrolita "solido" tutti i composti delle reazioni restano al loro posto senza andarsene in giro a reagire con l'elettrodo opposto, in pratica il pongo funziona da ponte salino e separatore naturale.

Prova a ciclarla un po' e a vedere fin quando resiste l'alluminio.

PS: Le foto ci interessano e come!  Smiley

Saluti Alchemi.
  
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #4 - 04.07.20 at 17:12:56
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Grazie per la tua interessante risposta...
Nel pongo ho mischiato acqua satura di sale,ora ho pensato di aggiungere nel pongo polvere di carbone attivo. Potrebbe portare dei miglioramenti?
  
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Reply #5 - 04.07.20 at 17:24:58
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La polvere di carbone attivo sicuramente è conduttiva e neutra rispetto all'elettrolita, potrebbe portare dei miglioramenti alla resistenza interna della cella, ma potrebbe generare degli effetti galvanici interni, prova...
Un consiglio che posso sicuramente darti sarebbe quello di farti il pongo da solo utilizzando al posto dell'acqua direttamente l'acqua salata al 30%, non satura a questo punto. Altrimenti potresti far seccare il pongo che hai all'aria e poi reidratarlo con l'acqua salata, in modo da avere una concentrazione interna di sale maggiore.
  
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #6 - 04.07.20 at 18:49:41
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A cella scarica ho sempre una tensione di 0,5 V quindi credo che qualche effetto galvanico sia già in corso..
L'idea di farmi la pasta modellabile mi era già venuta solo che le ricette prevedono già 300gr di sale in più dici di aggiungere l'acqua salata al 30% giusto?
La cosa interessante è il ridotto tempo di carica che necessita , circa 2 minuti ,bisognerebbe aumentare però la durata di utilizzo .
Ecco due foto della cella già ultimata ,l'idea e di affiancarne altre utilizzando le  clips porta tubo pvc da elettricista.
Il carbone attivo volevo proprio aggiungerlo per ridurre la resistenza interna (che magari farà allungare la durata) ☺
  

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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #7 - 06.07.20 at 23:32:00
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Salve a tutti. Ecco gli ultimi aggiornamenti:
Ho fatto altre 3 "celle"e così le possiamo chiamare... ma sta volta con mischiato il carbone attivo! Sinceramente , non ho riscontrato significativi miglioramenti.
Quindi ora ho quattro tubetti, quattro batterie che ho collegato in serie per poter accendere almeno un led.
Caricando con una tensione di 6Volt 1.8Ah per 40 secondi ho ottenuto i risultati mostrati nel grafico. Si parte da una tensione a vuoto di 5,6 Volt che cade precipitosa a 3,5 Volt. Dal minuto 13 in poi il led era acceso con intensità debole ,a 20 minuti ho deciso di staccare perché ero arrivato a 2.5 Volt che è la tensione a batteria scarica, sotto questo valore non scende ,comportandosi come una pila.
  
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #8 - 07.07.20 at 00:21:33
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Ecco invece un grafico della batteria a vuoto, caricata per un minuto , tensione iniziale di 5.5V che scendono abbastanza in fretta a 4.6V ,da qui la discesa è meno veloce. Rispetto al grafico precedente  della prima cella ,questa sembra aver ridotto l'auto scarica ma siamo ancora lontani per un uso normale
Caratteristica che ho notato è che ad ogni carica il pongo all'interno si espande e succede che una piccola parte fuoriesce dal tubetto.
  

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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #9 - 07.07.20 at 00:30:14
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In fine la foto delle 4 celle in serie, notte a tutti
  

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Reply #10 - 09.07.20 at 19:06:50
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Ciao Mek, ottimi risultati direi!! La cosa secondo me su cui dovresti concentrarti, è l'autoscarica, hai provato dopo i 30 min a collegare un carico e vedere se c'è ancora capacità?
Per la resistenza interna, e quindi il calo di tensione iniziale, prova ad avvicinare gli elettrodi e ad aumentare la concentrazione del sale.
  
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #11 - 10.07.20 at 00:49:04
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Ciao Cekko,grazie per i consigli.. allora ho sigillato i bordi con resina epossidica perché ad ogni carica usciva il pongo,ora così rimane tutto all'interno.
Ho.notato che ciclando la batteria ,l'auto scarica si riduce... Mi ci vorrebbe un automazione che pensa a caricare e scaricare la batteria  ma non ho idea di come farla .  Credo che in quel modo si vedrebbero i miglioramenti in fatto di capacità. Ho notato che l'aumento è di circa un minuto ogni carica..
  
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Reply #12 - 11.07.20 at 10:02:36
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Te ne intendi un po' di elettronica? Si potrebbe fare un circuitino con microcontrollore, programmato in C, che farebbe tutti i cicli salvando di volta in volta la capacità ottenuta. Se riesci a fare il circuito, il firmware in C ti aiuto io a farlo. Si potrebbe fare una cosa semplice semplice, un ATmega32, un display e uno o due relè.
  
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #13 - 11.07.20 at 15:05:02
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No,non sono in grado ..  Dovrei almeno vedere un sistema già realizzato e vedere se posso riprodurlo .
Ma con delle schede relay-usb non è possibile realizzare un automatismo (carica batteria - a batteria carica interruzione tensione - Carico - scarica batteria ? 😌
  
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Re: Batteria Home made Al + Cu + pongo modellabile
Reply #14 - 13.07.20 at 10:08:00
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Si se ti risulta più facile puoi fare anche così! Altrimenti in commercio esistono dei piccoli alimentatori, in genere utilizzati per batterie Li-Ion e Ni-MH, che hanno la possibilità di impostare dei cicli di carica/scarica automatici, ma il problema della maggior parte di loro non ha la possibilità di impostare le tensioni di carica/scarica...
  
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