Ciao a tutti,
ho pensato bene di aprire una nuova discussione per proseguire l'esposizione di foto, osservazioni e teorie in merito ad un ipotetico accumulatore elettrochimico realizzato con anodo e catodo di ferro in soluzione alcalina, visto anche "l'inquinamento" della povera discussione che aveva come oggetto gli accumulatori nichel-ferro non mi sembrava il caso di aggiungere altri post fuori tema lì.

Questa non vuole certo essere la scoperta del secolo, siamo ben consapevoli che potremmo ottenere risultati nulli, deludenti o nelle migliori delle ipotesi prestazioni veramente modeste, ma l'intento della sperimentazione è quello di indagare strade alternative per l'accumulo elettrochimico stazionario di una certa entità per gli impianti ad isola (fotovoltaico, eolico, idro....) avendo come obiettivi primari la durata nel tempo e la facilità di reperibilità dei materiali impiegati, per non dire il costo che però è relativo poi alla durata nel tempo!

Mentre pensavo alla realizzazione della ben nota cella nichel-ferro in soluzione di idrossido di potassio ho trovato alquanto difficile e costoso reperire lamiere di nichel, quindi per proseguire la sperimentazione ho optato per la scelta di materiali poco costosi e disponibili in grande quantità, quindi le lamiere di ferro non trattato. Per eventuali teorie chimiche sul funzionamento fate riferimento a Lupo o chiunque altro nel forum che si intenda di chimica, io personalmente non so nulla in materia ma mi diletto nel tempo libero nella sperimentazione ben consapevole che molti dei miei test risulteranno fallimentari.

Inizialmente mi ero fatto tagliare delle piastrine di ferro ed avevo realizzato un prototipo, documentato nella discussione nichel-ferro, che però era risultato un totale fallimento, scoprendo poi che la lamiera di ferro usata era di un tipo particolare trattato chimicamente anti-ruggine!!! Questo non va bene in quanto per la reazione ho bisogno che il ferro arrugginisca, si ossidi, altrimenti avviene solo l'elettrolisi...
Quindi armato di pazienza mi sono fatto tagliare altre piastrine specificando bene che fossero di ferro non trattato, ed ecco quindi la materia prima, come potete notare sono scure, credi sia ossido formatosi per via del ferro a contatto con l'ossigeno atmosferico, ma chiedo conferma a Lupo & co.


Qui ho messo a confronto i due timpi di lamiere di ferro, a sinistra la piastra di ferro non trattato, a destra una di quelle del primo test che non davano alcuna reazione chimica:


Come per il test precedente ho riassemblato un altro "panino" di piastre alternate positiva, separatore, negativa, separatore, ecc....
Tra l'altro posso riportare per Elektron che la carta assorbente usata (i rotoloni per pulirsi le mani in officina) nell test precedente sembra mantenere una certa integrità anche dopo 2 giorni immersa in soluzione al 20% di NaOH, l'unica cosa notata è che la soluzione si colora di giallo dopo essere stata versata a contatto con la carta, credo che qualche collante o sostanza all'interno della carta vada in soluzione, non so, chiedo il vostro parere, che magari debba sostituire l'elettrolita inquinato da tale sostanza giallina?




Effettuati i collegamenti elettrici, questa volta ho usato un filo di ferro sempre saldato a stagno, in quanto non ho altri sistemi pratici per i collettori a casa:


Le saldature sono venute molto peggio rispetto alle piastrine anti-ruggine, tutto quell'ossido nero non faceva aderire bene lo stagno anche raschiando la parte da saldare, per il prossimo prototipo con KOH dovrò trovare un altro sistema di collegamento delle piastre:


Ed in fine qui la cella sotto carica, con 200mA si stabilizza dopo un certo tempo a 1.7V, con 3A va a 2.3V, a vuoto la tensione scende velocemente verso 1.4V poi rallenta la sua discesa.
L'autoscarica è molto veloce ed accentuata ma la capacità è talmente irrisoria che questo fenomeno accadeva anche con i primi prototipi al piombo-acido, devo formare in qualche modo tanto materiale attivo per delle valutazioni più attendibili. La cella l'ho completata ieri sera e queste prove iniziali di carica/scarica le ho fatte velocemente questa mattina prima di andare a lavoro.
Ho notato che il sistema di cariche e scariche successive con inversione di polarità suggerita da Ferro per le piombo fai-da-te sembra avere qualche effetto positivo, inteso come aumento della capacità, anche su questa chimica, dopo 4 cariche con inversioni veloci veloci da circa 30 secondi l'una, sono arrivato a tenere accesa una lampadina da 3W (quelle delle torce) per 5 secondi!


Ho come la sensazione che dovrò realizzare un automazione con una cpu che faccia i cicli di carica e scarica in automatico magari loggando gli andamenti di tensione e corrente, non ho tutto quel tempo e pazienza per farlo a mano....

Lo sospetto anche io che il "materiale attivo" che si formerà andrà a depositarsi sul fondo, ed è per quello che ho pressato tutta quella carta assorbente tra una piastra e l'altra, proprio con l'idea di cercare di dare un sostegno a tutto quello che potrebbe formarsi sulla superfice delle piastre, boh staremo a vedere, intanto questa versione a molteplici piastre con la carta in mezzo dopo forti correnti di carica non ha generato il fenomeno del violetto in soluzione come la sorellina più piccola nel barattolino con le piastrine a spasso senza nessun separatore sulla loro superfice....

p.s.
ho notato che l'elettrolita al 20% di soda caustica tende a formare delle incrostazioni sulle pareti interne del contenitore, quelle esposte all'aria appena sopra il livello della soluzione, delle patine quasi cristalline, come del sale, quasi a riformare le scaglie originali che ho sciolto nell'acqua per formare l'elettrolita, spero che tale cosa non vada a pregiudicar eil funzionamento nel tempo o che non vada a formare qualche formazione cristallina anche nelle parti sommerse (separatori, piastre....)
Ho tenuto metà delle piastre di ferro per provare la stessa realizzazione ma con il sospirato KOH che deve ancora arrivare in farmacia.... è da una settimana in ordine..... spero che con quello, essendo usato anche negli accumulatori commerciali, tanti particolari vadano meglio!

Ciao Ferro,
per quanto riguarda questo prototipo (l'ultimo da me realizzato) credo che dovrò smontarlo per capire cosa succede agli ossidi internamente sulle piastre in quanto ho assemblato tutto ben stretto appunto per far si che la fragile ruggine venga tenuta a contatto, comunque concordo con te, anche io sono dubbioso che tale ruggina possa essere un buon conduttore di corrente, quindi mi aspetto un comportamento "pigro" di tale cella.

Comunque in attessa che arrivi il giorno che la svuoterò e farò a pezzi posso mostrarti le foto della prova ferro-ferro in bicarbonato che ho fatto con i due minuscoli elettrodi liberi nel bicchierino, i quali hanno depositato una considerevole quantità di ossido sul fondo (ma erano liberi e fluttuanti nel vasetto).

Le piastrine dopo i pochi e veloci cicli iniziali, confronta il colore della parte immersa con quella asciutta soprastante di ogni elettrodo, così a occhio quella positiva sembra essersi scurita un pochino e quella negativa schiarita appena appena:




Qui invece dopo averla caricata al contrario e lasciata li un gionro intero ad autoscaricarsi a 0V:


Questi sono i sedimenti rimasti sul fondo, possiamo chiamarlo materiale attivo (capacità) perso?


Queste sono le piastrine dopo svariate inversioni e sovraccariche forzate con prevalenza però di cariche concordi con il colore dei cavetti saldati:


Ho ancora li da parte queste due piastrine se vuoi le metto di nuovo in soluzione e le lascio ricarichare lentamente una notte intera per vedere se si evidenzia un cambiamento di tonalità nella ruggine.

Ecco, appunto, volevo chiedere già da ieri che tipo di ossido fosse quel blu scuro/nero che c'è sul ferro grezzo, tu dici che è un ossido formatosi ad alta temperatura a contatto con l'ossigeno atmosferico?
Mentre costruivo l'elemento con tutte le piastrine non sapevo se era meglio carteggiarlo via tutto oppure lasciarlo, ma visto che sulle piastrine di prova poi la ruggine rossa si era formata lo stesso l'ho lasciato, ma forse era meglio che lo tolgievo?
Pensavo che lo strato scuro fosse ossido formatosi lentamente a contatto con l'aria una volta stoccata la lamiera in magazzino, ma la tua parola "laminatoi" mi ha illuminato, le alte temperature! giusto!
Chissà che magari Lupo conosce la differenza tra l'ossido rosso e quello li blu scuro?

Magari l'ossido scuro è utile o magari da solo fastidio? boh....

Allora , metto un piccolo schemino di osssidi e idrossidi di ferro con i relativi colori, in modo da potersi orientare.
Il ferro ha due stati di ossidazione prevalente 2 e 3 (ne ha un terzo, ma non come metallo, per cui lasciamo perdere)
Quindi formerà sali ferrici (Fe³⁺) e ferrosi (Fe²⁺)

Ossido ferrico Fe

2

O

3

di colore rosso
Ossido ferrico idrato Fe

2

O

3

.H

2

O di colore giallo
Ossido di ferro (una miscela dei due) FeO.Fe

2

O

3

di colore nero
Idrossido ferrico Fe(OH)

3

di color rosso mattone
Idrossido ferroso Fe(OH)

2

di color verde mela

Quello che quasi certamente entra in gioco è l'idrossido ferrico, di color rosso mattone che mi apre di aver anche visto nelle foto

Grazie a tutti delle informazioni e suggerimenti, vedrò cosa riesco a provare, al momento posso solo dirvi che il ferro nella soluzione di soda caustica produce solo ossidi scuri, neri, a differenza delle prove con il bircabonato che invece produceva ossidi del tipico colore rosso, arancione.

Grazie dei consigli Tecnonick, un giorno o l'altro arriverò a provare anche la tua soluzione, per il momento posso solo dire che la cella ferro-ferro produceva più ossido (quello rosso chiaro) in soluzone di bicarbonato, nella soda caustica sembra essere una ossidazione molto più pigra, mentre facevo altre cose ho fatto a mano delle cariche/scarice ma dopo l'incremento iniziale adesso la capacità sembra essersi stabilizzata su un valore che tiene accesa la lampadina da 3W non più di 10 secondi senza più miglioramenti.

Nel frattempo ho provato un altra combinazione, ferro(-) / rame(+), sempre in soluzione NaOH al 20%, già alla prima carica con corrente costante 200mA non si è prodotta elettrolisi per circa 30 secondi, poi gradualmente è iniziata sul ferro e dopo 1 minuto anche sul rame. Durante la carica la tesnione resta stabile a 1.060V poi ad un certo punto sale molto velocemente a 2V come se la carica fosse completata, ergo il materiale attivo abbia finito di reagire, e quindi inzia una elettrolisi accentuata.
La cellettina di prova nel bicchierino si stabilizza a vuoto intorno agli 0.8V e messa in corto eroga una punta di quasi 1A per poi abbassarsi gradualmente intorno ai 300mA per circa 40-50secondi, dopo 2 minuti di corto eroga ancora 20mA.
Questa combinazione performa 10 volte meglio del test ferro-ferro e come potete vedere dalle foto tutti e due i metalli reagiscono prontamente, l'unica cosa è che la soluzione si colora di blu molto velocemente....
Indagherò anche questa coppia di metalli, tempo permettendo...



Piastre dopo la carica:


Piastre dopo la scarica in corto:

Ciao a tutti,
volevo fare una domanda veloce veloce, provando coppie alluminio-rame e alluminio-ferro mi sono imbattuto in un comportamento strano quando polarizzo l'alluminio come +, ovvero con il generatore di corrente costante la tensione sale poichè non assorbe quasi niente e scollegando i cavi la tensione ci mette un pò a scendere dai 20volts fino a 0, facendo delle prove sembra quasi che la coppia si comporti come un condensatore elettrolitico, ma è possibile? polarizzandolo al contrario invece conduce, la tensione resta bassa e si ottiene elettrolisi....

Come mai l'alluminio polarizzato + forma una resisrtenza interna alta alla carica ma resituisce un piccolo impulso di corrente quasi alla tensione caricata? (tiene acceso un led per mezzo secondo circa)

Sono arrivato fino a 50V ma niente.... non conduce quasi niente... e non riesco ad ossidare l'alluminio, che sia un altra diavoleria trattata chimicamente contro le ossidazioni?