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Normal Topic Pila Zinco-Rame (Read 17935 times)
qqcreafis
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #15 - 02.03.10 at 21:53:00
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se può essere utile

dai mie vecchi esperimenti di tentativi di zincatura, lo zinco in soluzione alcalina concentrata si scioglie e fa un complesso che permette la zincatura, ovvero se si prendono due elettrodi uno di zinco ed uno di ferro e si fa passare corrente quello di ferro si ricopre di zinco metallico
lo ione zincato è Zn(OH)4-- quindi è il positivo che si zinca
  
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kekko.alchemi
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #16 - 02.03.10 at 21:56:00
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Sisi quoto! Era infatti per questo che dicevo che la pila zinco - rame in versione alcalina dovrà funzionare per forza!
  
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Keyosz
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #17 - 02.03.10 at 22:43:00
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Ciao a tutti, attensione che se spostate lo zinco dal negativo al positivo depositandolo fermate tutto, perchè alla fine avrete due elettrodi di zinco con differenza di potenziale 0V, uno sarà di zinco pieno e l'altro di metallo x zincato, il segreto di questa tecnica è tenere separati in qualche modo i sali generati in soluzione (stratificazione per differenza di densità o membrane microporose) in modo che ogni metallo ai due elettrodi lavori solo con il suo sale di origine o destinazione, cercando di evitare deposizioni di metalli estranei tra i due elettrodi.

Quella dei secchi la vedo un pò azzardata, stiamo ancora studiando di cosa si tratta MaxLinux, ci vorrano mesi di prove per racapezzarsi e farsi un idea più concreta, quello che conta è la superfice di contatto per aumentare le correnti di spunto e la quantità di sali nel volume di acqua per la capacità, pois bisogna capire le proporzioni di sale e metallo e abbiamo ancora mille quesiti riguardo alla coppia da usare e relativi elettroliti.

Una cosa che mi è subito parsa chiara è che la pila continua ad erogare corrente fino a corrosione completa dell'elettrodo negativo, quindi se non si ferma la scarica ad un certo punto da determinare empiricamente il metallo del negativo viene mangiato completamente, si interrompe il ciruito e non si può più ricaricare, difatti le mie prove indicano che dopo giorni di corto contua ad erogare corrente e aprendo torna alla tensione nominale, questo significa che la reazione non ha barriere di arresto come in altre celle dettate dall'accumulo superficiale di ossidi o solfati, è un vantaggio in termini di capacità perchè si lavora in massa e non in superfice, ma al contempo non ci accorgiamo elettronicamente della soglia di non ritorno, una bella novità, intrigante ma al contempo problematica a lato automazione

La mia cella paciugata ora lavora solo a ferro, sono al quarto giorno di corto e la corrente è aumentata lievemente, da 10mA a 20mA, aprendo il corto la tensione risale a 0,8V costanti, l'elettrodo di ferro è ricoperto da un ammasso marrone, tipo ruggine, la parte superiore dell'elettrolita pare più opaca e vi sono alcune particelle bianche fluttuanti che tendono verso il basso, verso il soflato di rame.

Un pò di foto a solo scopo di svago, esperimenti fatti male, spero di provare un pò meglio con i materiali giusti...

Struttura cella vuota con prima prova ad elettrodo di alluminio, subito scartato per la bassa tensione di 0,4V:


Cella riempita di acwua distillata e cristalli di solfato di rame sul fondo con elettrodo di ferro zincato, in questa foto l'elettrolita sembra tutto azzurro ma è un effetto di rifrazione, in realtà il solfato di rame (azzurro) è stratificato sul fondo come da foto successiva:


Come sopra ma vista dal fianco, si può notare la colorazione del ferro zincato dopo alcune ore di corto:


Cella sempre con elettrodo di ferro zincato dopo il quarto giorno di corto, la corrente è salita da 10mA a 20mA e la tensione a vuoto quando si stacca il corto sale subito a 0,8V:


Come sopra ma vista dal sopra, si nota la sostanza marrone che aumenta di volume (ruggine? idrossido? rame depositato?):


  
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qqcreafis
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #18 - 03.03.10 at 22:06:00
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le due soluzioni non si mescolano per nulla ?

Il livello di separazione varia?
da cosa dipende?

Se il livello varia poco si potrebbe usare un separatore intermedio a nido d'ape per evitare rimescolamenti, e come vaschetta di contenimento dei sali.
Per avere alta capacità basta usare le soluzioni sature con sali indisciolti di riserva anche per lo zinco
  
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Keyosz
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #19 - 03.03.10 at 22:13:00
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Con il passare dei giorni sembra che il livello di solfato di rame sale lentamente, ma credo che sia per il fatto che ho messo troppi cristalli sul fondo, che tra l'altro non si sono ancora scilti del tutto.

In realtà io stò usando al 90% ferro, non per volontà ma per conseguenza in quanto al momento ho solo ferro zincato per le prove, ad ogni modo mi è piaciuta l'idea del legno, non ho idea se funzioni, devo verificare se resiste ai solfati dei metalli in soluzione e se li trattiene tramite i suoi pori, se li tiene separati potrei azzardare una prova con tasche di legno alternando rame+solfato di rame e ferro+solfato di ferro in composizione verticale classica in una cesta.

Ma il solfato di ferro è solubile? me lo aspetterei verde ma non vedo niente di verde, solo giallo-arancio-marrone sul ferro, uno strato di quella roba che continua ad aumentare, per un profano si direbbe ruggine ma boh...


  
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kekko.alchemi
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #20 - 03.03.10 at 22:52:00
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Si keyosz il solfato di ferro è solubile. I sali sono verdi ma quando li sciogli tendono al giallo marrone. Se il legno lo usavano come separatore nelle piombo acido e doveva quindi resistere all'acido solforico, penso che con i sali non ci siano proprio problemi, ovviamente non è che possiamo usare il truciolato, si gonfierebbe subito, penso che bisognerà usare legni più resistenti tipo ciliegio, mogano, noce... i quali si trovano molto facilmente nelle grandi ferramenta tipo castorama, bricofer... Come al solito se vi serve ve lo procuro io!
  
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #21 - 03.03.10 at 23:16:00
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A per il legno no problem, lo trovo ovunque, quello proprio non manca qui!!!

Mi segno ciliegio, mogano e noce e domani mi procuro qualcosa, per la corrosione mi diceva Ferro, che ci ha lavorato riparandole ai suoi tempi, succedeva che con gli anni il legno si spappolava in poltiglia, però al momento mi interessa di più che filtri i sali dei metali (CuSO4 e FeSo4) lasciando passare solo gli ioni così da testare meglio questa chimica dell'era dei telegrafi ma con un pò più di corrente utile.... poi sulla durata del separatore ci si penserà poi dopo se ne varrà la pena

Dici di far bollire il legno per pulirlo da impurità e residui organici prima i usarlo? o magari poi dopo apre troppo i pori e non trattiene più i sali separati?

Ad ogni modo in questa cella c'è un fattore deterrente, il rame! quello costa, altro che piombo!!!

  
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #22 - 06.03.10 at 20:31:00
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il sofato di rame si è difuso per tutto il vaso o il livello è rimasto quello di prima o quasi ?

Saluti
  
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #23 - 09.03.10 at 19:56:00
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Il livello del solfato di rame è salito ulteriormente, ma credo che dipenda dal fatto che ho messo troppi cristalli di solfato di rame all'inizio, di fatti dopo una settimana non si erano ancora sciolti tutti, solo ora sono tutti sciolti in soluzione, quindi forse è meglio stare scarsi con i cristalli nel prossimo esperimento

Ho ottenuto la formazione di "stalagmiti" di metallo sull'elettrodo di ferro anche io dopo alcuni giorni di ricarica a corrente bassissima (10mA), ecco una foto della cella dopo diversi giorni di ricarica:




Vista la formazione di queste "stalagmiti" ho rimesso in scarica la cella con una resistenza da 1K per altri 3 giorni, la tensione è ancora stabile a 0,6V e le formazioni metalliche sono sparite!




Come aveva notato Kekko, pare che quindi la teoria che il metallo si rideposita con la ricarica e poi torna in soluzione con la scarica sia confermata, la reazione nella cella è reversibile, ora bisognerebbe aumentare un bel pò la potenza e cercare di dare maggiore regolarità al deposito di metallo nella fase di ricarica sull'elettrodo negativo
  
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qqcreafis
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #24 - 09.03.10 at 21:30:00
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Io temo che comunque il solfato di rame diffonda per tutto il vaso, ci mette molto tempo in assenza di correnti convettive ma prima o poi arriva.

Il fatto che i liquidi si rimescolano annulla la cella?

ci vorrebbe un liquido intermedio immiscibile che conduca gli ioni ,
oppure che stia sopra a tutte e due le celle afiancate, ma quale?

La cella è sicuramente reversibile.

Saluti e buona sperimentazione
  
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #25 - 11.03.10 at 08:21:00
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Se il soflato di rame viene a contatto con l'elettrodo negativo di zinco o ferro si avvia la reazione direttamente sull'elettrodo, autoscaricando la cella e depositando rame sul negativo.

Ma per ora gli strati rimandono ben distinti, il fatto che l'80% del vasetto è diventato blu è a causa di un mio errore nel sovradosaggio di solfato di rame, sono sicuro che se ne mettevo di meno restava più basso lo strato blu, beh proverò a verificare questa mia teoria al prossimo esperimento

Concordo sul fatto che minimi movimenti miscelano i sali in soluzione e pregiudicano il buon funzionamento della cella, ma come già saprete io sono alla ricerca di soluzioni elettrochimiche per uso stazionario
  
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qqcreafis
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #26 - 11.03.10 at 11:07:00
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quindi se ricarichi la cella il livello del solfato dovrebbe diminuire?

oppure rimane dove è arrivato e semplicemente si deconcentra e diventa più trasparente.

In effetti la diffusione è ostacolata dalla gravità e facilitata dalla temperatura (agitazione termica) quindi la ricarica sequestrando ioni rame dovrebbe far abbasare il livello del rame però solo se il sistema è in equilibrio .

Per rendere la cella un minimo più maneggiabile basterebbe mettere un sistema a nido d'ape che intercetti lo strato di separazione per una certa altezza o addirettura una spugna(?)

Saluti
  
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Keyosz
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #27 - 22.05.10 at 14:22:00
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Dopo aver trovato per vie traverse un lingotto di zinco puro (e sottolineo puro, non ferro zincato, ma zinco!!!)





ho voluto rifare l'esperimento della cella di Daniell in modo più serio avendo questa volta un elettrodo di zinco pieno, da un amico con sega a nastro mi sono fatto tagliare qualche elettrodo:



Non avendo il solfato di zinco ho sciolto del solfato di rame in acqua distillata per poi lasciare immerso il pezzo di sinco una notte intera facendo depositare il rame e lasciando una soluzione credo satura di solfato di zinco, con questa soluzione ho riempito il barattolo nella foto seguente dove ho posizionato l'elettrodo di rame sul fondo e tenuto in sospensione il pezzo di zinco nella parte alta, appena ho lasciato cadere sul fondo dei cristalli di solfato di rame il tester ha iniziato a misurare in corto 160mA e circa 1,08V a vuoto:







Man mano che il solfato di rame si scioglieva la corrente aumentava sensibilmente fino ad un massimo di circa 180mA:



Tale corrente è rimasta invariata fino al giorno seguente quando l'azzurro del solfato di rame si era quasi del tutto consumato lasciando una soluzione quasi trasparente (solo solfato di zinco?) depositando uno strato poroso di rame sull'elettrodo nel fondo:



Ho stimato una capacita di circa 1Ah con la cella in corto, da notare che appena si rimuove il corto la tensione a vuoto ritorna subito sopra 1V, purtroppo la resistenza interna della cella è molto elevata ma credo che sia da imputare alla elevata distanza tra gli elettrodi, del resto per non far entrare a contatto il solfato di rame (azzurro) con lo zinco è l'unico modo se no la cella si autoscarica sullo zinco direttamente se entra a contatto con lo strato basso di solfato di rame.

Ricaricando la cella si rideposita zinco poroso sull'elettrodo di zinco e si riforma lo strato azzurro di solfato di rame sul fondo e il ciclo ricomincia, ancora una volta ho stimato circa 1Ah di scarica, quindi la capacità in questo tipo di cella è determinata dal volume di solfato di rame e solfato di zinco messi in gioco:



Ho voluto poi anche provare a vedere se in fase di ricarica il solfato di zinco si riconverte in zinco depositanto zinco anche su un metallo inerte come una placcetta di acciaio inox e funziona:



Questa ultima prova l'ho fatta perchè se si vuole usare una cella di questo tipo seriamente per qualcosa di pratico si deve tenere presente le condizioni di sovraccarica in cui l'elettrodo di rame si dissolverebbe completamente e le condizioni di scarica profonda in cui l'elettrodo di zinco potrebbe consumarsi completamente, in entrambi i casi il circuito si interromperebbe e che io sappia non ci sarebbe un metodo sicuri a livello elettronico per controllare i due estremi di fine corsa dei cicli, così pensavo che usando un metallo inerte come supporto dei metali attivi si fermerebbe la reazione quando uno dei due metalli si esaurisce senza perdere la reversibilità della situazione.
  
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max_linux2000
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #28 - 22.05.10 at 14:50:00
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Mitico!!! ora ti toccherà comprare 12 taniche da 5 litri e fare la versione grande per alimentare per esempio qualche lampada del giardino!

Non ho capito una cosa... in condizioni normali e senza carico, la cella si autoscarica? se si in quanto tempo?
  
Cogito ergo no SUV
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Keyosz
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Re:Pila Zinco-Rame
Reply #29 - 24.05.10 at 21:01:00
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La cella non sembra presentare autoscarica o per lo meno deve essere molto bassa, per esempio l'avevo ricaricata la settimana scorsa e dopo una settimana a riposo ha erogato circa la stessa capacità, sembrerebbe che fin tanto che il solfato di rame (strato azzurro) non tocca lo zinco l'autoscarica è molto bassa.

Dopo la prova dell'acciaio inox vorrei procurarmi delle retine di inox e realizzare i due elettrodi con esso nella speranza che resti inerte alle reazioni lasciando uno strato conduttore sempre integro ai due poli.

Per un prototipo più grande è ancora troppo presto, siamo ancora lontani dalle prestazioni delle piombo-acido, inoltre mi piacerebbe escogitare un sistema per tenere separati solfato di rame e solfato di zinco con una cella a piastre in verticale per provare a dimminuire la distanza tra le piastre e provare così a ridurre la resistenza interna, ma come al solito non ho idea di cosa usare, ricado sempre sul legno ma credo che quello che guadagno dimminuendo la distanza lo perdo con la resistenza introdotta dal materiale, boh... qualsiasi siggerimento è ben accetto, in particolare da chi se ne intende di chimica
  
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