Costruisca la vostra propria batteria di burrito

Su finora, il senso migliore a MacGyver una batteria è stata di attaccare un legare di rame e un chiodo galvanizzato in un limone (o una mela, o una patata, o…). Le batterie della verdura o della frutta producono una tensione respectable (intorno ad un volt) ma soltanto una quantità molto piccola di corrente non abbastanza per illuminare una lampadina della pila.

Ora ci è la batteria “di burrito„. Produce una corrente di 400 volte tanto come batteria del limone abbastanza realmente per illuminare un lightbulb piccolo di festa, o per fare funzionare un piccolo motore di CC. Tutto che abbiate bisogno di è un certo nastro del condotto. E una parte di alluminio sventa, un certo sale della tabella, un tovagliolo di carta, un certo carbone attivo e un certo legare di rame per usare per i cavi. Fate “un burrito„ con l'alluminio sventare come la tortiglia. Allinei lo sventare con il lavoro di carta, inumidito con l'acqua salata. Riempia il burrito di carbone attivo, acqua salata saturata anche inumidita. Affondi un cavo di rame nel carbone di legna e condotto-registri l'altro all'alluminio sventano e voila! Dovreste avere circa 1 V, con 100 milliampère della corrente. Fissi parecchie cellule parallelamente per più corrente e in serie per più tensione!

Potete trovare una guida graduale per la costruzione della batteria a http://www.exo.net/~pauld/activities/AlAirBattery/alairbattery.html. Gli autori di quella pagina hanno pubblicato un foglio piacevole di attività dell'aula per andare con la batteria nell'edizione del dicembre 2007 del giornale di formazione chimica (M. Tamez, J. H. Yu, J. Chim. Ed. 2007, 84, 1936A-1937A).

Come funziona?

Tutte le batterie funzionano facendo funzionare le reazioni chimiche che liberano gli elettroni in un posto e bloccano gli elettroni in un altro. Quando fate funzionare un legare fra questi due posti, una corrente elettrica lo attraversa. Potete colpire fuori di alcuna dell'energia di quella corrente per illuminare una lampadina o per guidare un motore.

Nella batteria dell'alluminio-aria, l'alluminio nello sventare è la fonte dell'elettrone. L'alluminio sulla superficie dello sventare reagisce con gli ioni dell'idrossido nell'acqua salata all'idrossido di alluminio della forma. Ogni atomo di alluminio che reagisce i rilasci tre elettroni nello sventare:

Al + 3OH^-(aq) -> Al (OH)₃(s) + 3e^-

Ciò è denominata ossidazione (una reazione che coinvolge una perdita degli elettroni).

L'aria assorbita nei nooks ed i crannies degli atti attivi del carbone come l'elettrone si affondano. Specificamente, elettroni ad ossigeno e gas di bloccaggi usando questa reazione mezza:

O₂(g) + 2H₂O (l) + 4e^- -> 4OH^-(aq)

Ciò è denominata a riduzione (a reaction that involves a gain of electrons). Notice that the activated charcoal doesn’t actually do anything in this reaction. It just provides a nice place for the reaction to occur. It has a high surface area, so it is in contact with a lot of oxygen molecules. It is also able to shuttle electrons from the copper wire to oxygen absorbed on its surface.

The battery won’t work unless the oxidation and reduction reactions can work together. By itself, the foil will build up a positive charge as it loses electrons. It’s hard to pull negatively charged electrons from the positively charged foil, so the oxidation reaction will stop if the charge on the foil isn’t neutralized somehow.

Similarly, if you keep dumping electrons into the oxygen in the charcoal, a negative charge would build up. The reduction reaction will shut down, because you couldn’t force any more negatively charged electrons onto the negatively charged surface of the charcoal.

This is where the wet, salty paper towel comes in. The towel acts as a salt bridge that prevents charge from building up on either the foil or the charcoal. Chloride ions in the salt (Cl^-) move towards the foil, neutralizing the positive charge buildup there. Sodium ions (Na⁺) migrate towards the charcoal, neutralizing the negative charge buildup caused by the reduction.