Bouw uw eigen burritobatterij

Op tot nu toe, de beste manier aan MacGyver een batterij heeft een koperdraad en een gegalvaniseerde spijker in een citroen (of een appel, of een aardappel moeten plakken, of…). Het fruit of de plantaardige batterijen veroorzaken genoeg een respectable voltage (rond een volt) maar slechts een uiterst kleine hoeveelheid stroom om geen flitslichtbol aan te steken.

Nu is er de „burrito“ batterij. Het veroorzaakt 400 keer zo veel huidig zoals een citroenbatterij genoeg om wat vakantie eigenlijk aan te steken lightbulb, of een kleine motor van gelijkstroom in werking te stellen. Allen u wenst is één of andere buisband. En een stuk van aluminiumfolie, wat lijstzout, een document handdoek, wat geactiveerde houtskool, en één of andere koperdraad voor lood te gebruiken. U maakt een „burrito“ met de aluminiumfolie als tortilla. Lijn de folie met de document zware arbeid, die met zout water wordt bevochtigd. Vul burrito met geactiveerde houtskool, ook bevochtigd verzadigd zout water. Gootsteen één koperlood in de houtskool en de buis-band andere aan de aluminiumfolie en voila! U zou ongeveer 1 V, met 100 milliampères van stroom moeten hebben. Verbind tegelijkertijd verscheidene cellen voor huidiger, en in reeks voor meer voltage!

U kunt een geleidelijke gids vinden voor de bouw van de batterij bij http://www.exo.net/~pauld/activities/AlAirBattery/alairbattery.html. De auteurs van die pagina hebben een aardig blad van de klaslokaalactiviteit om samen met de batterij in de kwestie van December 2007 van het Dagboek van Chemisch Onderwijs gepubliceerd te gaan (M. Tamez, J. H. Yu, J. Chem. ED. 2007, 84, 1936A-1937A).

Hoe werkt het?

Alle batterijen werken door chemische reacties in werking te stellen die elektronen in één plaats vrijgeven, en vangen elektronen in een andere. Wanneer u een draad tussen deze twee plaatsen in werking stelt, elektrische huidige stromen door het. U kunt van enkele energie van huidig dat onttrekken om een bol aan te steken of een motor te drijven.

In de aluminium-lucht batterij, is het aluminium in de folie de elektronenbron. Het aluminium op de oppervlakte van de folie reageert met hydroxydeionen in het zoute water aan het hydroxyde van het vormaluminium. Elk aluminiumatoom dat versies drie elektronen in de folie reageert:

Al + 3OH^-(aq) -> Al (OH)₃(s) + 3e^-

Dit wordt genoemd oxydatie (een reactie die een verlies van elektronen impliceert).

De lucht die in de hoekjes en de spleten van de geactiveerde houtskool wordt geabsorbeerd doet dienst als elektronengootsteen. Specifiek, vangt het zuurstofgas elektronen gebruikend deze halve reactie:

O₂(G) + 2H₂O (l) + 4e^- -> 4OH^-(aq)

Dit wordt genoemd a vermindering (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.