XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование электрических параметров самодельных солевых батарей и сравнение их характеристик с промышленными аналогами
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Слово батарейка плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Она позволяет нам пользоваться электричеством там, где нет никаких розеток и проводов. Современный мир не представляет себя без различной электроники, а для нее необходима электроэнергия. В лесу мы пользуемся фонариком, современный телефон позволяет слушать музыку, смотреть видео, общаться с друзьями, фотографировать примечательные места в походах и поездках. Многие игрушки работают с помощью этих маленьких источников питания. Батарейки являются наиболее распространенным источником питания. Но не всё так замечательно. Современные батарейки, содержат в своём составе большое количество вредных и токсичных веществ. Это – ртуть, никель, кадмий, свинец, которые имеют свойства накапливаться в живых организмах, нарушая их жизнедеятельность. При правильном использовании батареек, они представляют собой относительно безопасные элементы питания, однако, по окончании срока эксплуатации чаще всего их просто выбрасывают. Эта проблема, в современное время, достаточно актуальна и ставит много вопросов с точки зрения экологии. Существует ли решение данной проблемы? Оказывается существует. Помимо мероприятий направленных на сбор отработанных батареек, в современное время, разрабатываются более экологичные источники питания. Примером одного из них является, воздушно-алюминиевая батарея, зарядка которой может осуществляться при помощи солёной воды. Почти аналогично работают относительно безопасные, медно – алюминиевые солевые батарейки. Подобный тип батарей экологичен и прост в изготовлении. В прошлом учебном году, нами была осуществлена работа по разработке и созданию самодельных солевых батареек. Итогом работы выявлена их вполне приемлемая работоспособность. Но насколько приемлемы их электрические параметры при эксплуатации и каковы их характеристики по сравнению с промышленными образцами малогабаритных источников питания? В связи с этим определилась рабочая гипотеза настоящей работы – возможно ли использовать самодельные батарейки для питания малогабаритных электрических устройств. Для утверждения или опровержения этой гипотезы необходимо провести исследование электрических характеристик самодельных источников питания и сравнить эти параметры с характеристиками промышленных образцов. Решение этого вопроса стало целеполагающим в новой работе. Объект исследования в проекте – электрические характеристики и параметры самодельных и промышленных источников питания. Предмет исследования в проекте – самостоятельно изготовленные солевые батарейки и их промышленные аналоги.
Цель и задачи работы
Целью данной работы является исследование электрических параметров самодельных солевых батареек и сравнение их характеристик с промышленными образцами. Цель работы предполагала решение следующих задач:
- изучение литературных и интернет – источников по вопросам устройства и характеристикам гальванических элементов питания, принципам получения электрического тока путём химических реакций;
- изучение литературных и интернет – источников по вопросам устройства и принципам работы солевых гальванических элементов;
- на основе изученных литературных и интернет – источников разработать и изготовить модели возможных вариантов самодельных солевых источников питания;
- провести экспериментальные исследования электрических параметров, изготовленных элементов питания и их промышленных аналогов, обобщить полученные результаты и сделать вывод о возможности применения данных источников электроэнергии в практических условиях применения.
Принцип работы химического источника постоянного тока [1]
Обычная батарейка представляет собой источник электрического тока, в котором несколько гальванических элементов объединены между собой в пакет. Электричество в батарейке вырабатывается вследствие протекающей химической реакции. Примером такой системы является, наиболее распространённый щелочной источник постоянного тока. Работа щелочной батарейки основана на окислительно-восстановительной реакции между цинком и диоксидом марганца. Корпусом элемента и контактом «+» является никелированный стальной стакан. Катодная паста представляет собой смесь диоксида марганца (MnO2) и графита. Анодная паста – это смесь цинкового порошка (Zn) и густого щелочного электролита (как правило, гидроксид калия, КОН). Анодная и катодная масса разделены сепаратором. Сепаратор разделяет реагенты, исключая их перемешивание. Отрицательный потенциал снимается с латунного (во многих случаях графитового) стержня, который окружён анодной пастой. Стальная тарелка контактирует с латунным стержнем – токосъёмником и является отрицательным контактом элемента «-» (Приложение лист I, рис. 1). На аноде проходит реакция окисления цинка. Вначале образуется гидроксид цинка:
Zn + 2OH− → Zn(OH)2 + 2e−,
который разлагается
Zn(OH)2 → ZnO + H2O
На катоде проходит реакция восстановления оксида марганца (IV) в оксид марганца (III):
2MnO2 + H2O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−
Если совместить эти реакции, то процесс выглядит следующим образом:
Zn + 2KOH + 2MnO2 + 2e− → 2e− + ZnO + 2KOH + Mn2O3
На аноде имеется избыток электронов и в то же время анод это положительный электрод. В физике принято считать за направление тока движение положительных зарядов, от плюса (анода) к минусу (катоду). Но электрический ток — это упорядоченное движение электронов (имеют отрицательный заряд). Ток течёт оттуда, где есть избыток электронов, в направлении, где их недостаток. При этом получается, что реально ток течёт от отрицательного контакта к положительному (Приложение лист I, рис. 2). В электрохимии анодом считают тот электрод, на котором происходит процесс окисления, катодом, где происходит реакция восстановления. В результате химических реакций внутри элемента питания происходит необратимое разрушение металлических элементов, и батарейка теряет свою емкость. Большое разнообразие батареек обусловлено материалами, применяемыми для изготовления электродов и электролита (Приложение лист II, рис. 3).
Солевая батарейка [2 - 3]
Исходя из приведённой в приложении схемы (Приложение лист II, рис. 3), солевые батарейки обладают худшими электрическими параметрами, но имеют значительные преимущества для самостоятельного изготовления. Они просты в изготовлении (могут применятся самые доступные подручные материалы) и экологически наиболее безопасны. В современное время многие ведущие производители элементов питания обращают внимание на улучшение характеристик солевых батареек. Примером является фирма Fuji Pigment, которая интенсивно работает в области разработки воздушных алюминиевых источников питания, работающих на солевом электролите (солёной воде). На фирме разработан инновационный тип воздушно-алюминиевой батареи, зарядка которой может осуществляться при помощи солёной воды. Батарея имеет определённую структуру, обеспечивающую более длительный срок эксплуатации. В структуру воздушно-алюминиевой батареи в качестве внутреннего слоя были внедрены керамические и углеродистые материалы. Воздушно-алюминиевая батарея с рабочим напряжением 0,7 – 0,8 В, производящая 400 – 800 мА тока на элемент, имеет теоретический энергетический уровень один из лучших для малогабаритных источников питания. Все материалы, применяемые для сборки конструкции батарей (электрода, электролита) – безопасны и дёшевы в производстве. Воздушно-алюминиевые батареи вырабатывают электричество посредством реакции кислорода в воздухе с алюминием. Окисления анода происходит следующим образом:
Al + 3OH- → Al(OH)3 + 3e-
Восстановления катода:
O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
Общая схема реакции представляет собой следующую схему:
4Al + 3O2 + 6H2O → 4Al(OH)3 (+ 2.71 В.)
Схема работы воздушно – алюминиевой солевой батареи приведена в приложении (Лист II, рис. 4).
Вторым вариантом самодельной солевой батарейки является алюминиево – медная батарейка. При использовании пары медь / алюминий создается напряжение примерно 0.5В. Если использовать электролит с солью или добавить в воду намного щёлочи напряжение доходит до 0.7-0.8В с одного элемента. Сила тока будет завесить от площади электродов, чем больше площадь, тем больше сила тока. Общая схема процесса представлена в приложении (Лист III, рис. 5). Окисление анода происходит по следующей схеме:
Al + 3OH- → Al(OH)3 + 3e-
На аноде, без электролита (в водной среде) происходит образование гидроксид ионов:
O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
При добавлении электролита (солевого или щелочного:
2H2O +2e- → H2 + 2OH-
Общие реакции можно представить следующим образом:
4Al +3O2 + 6H2O →4Al(OH)3
2Al + 6OH- →2Al(OH)3 +3H2
Выбор материалов, для изготовления самодельной батарейки, обусловлен их доступностью, но в любом случае согласуется с рядом электроотрицательности металлов (Приложение лист III, рис. 6). Найти обрезки алюминиевой и медной проволоки не составляет особого труда. Графит, так же достаточно распространённый материал (графитовые щётки двигателей, стержни от использованных соляных батарей, обломки графитовых электродов, графитовые стержни электрохимических приборов школьной лаборатории). Электролит – обычная пищевая соль. Для улучшения электрических параметров батарей желательно добавлять щёлочь. В качестве этой добавки можно использовать средства для очищения канализационных труб (содержат щёлочь) или использовать воду с размешанной в ней золой от костра (зола содержит щёлочь). В этом случае приготовленный раствор желательно профильтровать.
Изготовление самодельных воздушно – солевых батареек из подручных материалов (по материалам исследовательской работы прошлого года)
1.Воздушно – алюминиевая батарея [4]
В качестве корпуса батареи были использованы пластиковые ёмкости, вырезанные из тары для бытовой химии. Впоследствии был найден корпус от небольшого кислотного аккумулятора, который удобно использовать для изготовления батареи, поскольку в нём имеются секции, разделённые перегородками. В качестве анода использовалась профильная алюминиевая полоса, обрезки которой обнаружились в гараже. Катоды вырезали из обрезков графита от использованных графитовых электродов металлургического производства. По маркировке графита было установлено, что это графит Кыштымского графитового месторождения и электроды изготовлены на предприятиях Урала. В выпиленных прямоугольных брусках графита были просверлены отверстия для крепления электрода на алюминиевую полосу. Причём, одна и та - же полоса использовалась как анод в одной банке, так и катод с закреплённым на нём графите в другой. Таким образом была изготовлена батарея из нескольких последовательных банках. Первоначальные опыты по определению характеристик батареи проводились на сборке из двух и шести банках. В качестве электролита использовали солёную воду (100 г соли на литр воды) и проводили проверку с небольшими добавками щёлочи (использовали чистящее средство для канализационных труб «Крот»). Рисунки изготовления батареи размещены в приложении (Лист III - IV, рис. 7 – 8).
2.Алюминиево – медная воздушная батарея [5]
Для изготовления батареи использовались обрезки медной и алюминиевой проволоки от воздушных линий электропередачи (СИП), и медной проводки, использованной для монтажа электропроводки. Обрезки медной проволоки освободили от изоляции и зачистили наждачной бумагой, Кабель СИП извлекли из изоляции, проволоку разделили и нарезали на куски определённой длины. Батареи изготавливались в двух вариантах. Первый вариант представлял собой изоляционную основу (использовали кабель от телевизионной антенны) с намотанными на ней секциями элементов (14 секций). Каждая секция представляет собой обмотку из алюминиевой проволоки, мембрану, изготовленную из куска ткани, и медную обмотку, намотанную поверх ткани. Концы проволоки алюминиевой и медной обмоток соединены между собой последовательно. Таким образом, вся батарея представлена десятью последовательными секциями. В качестве электролита использовался соляной раствор (100 г соли на литр воды). Так же проверялся электролит с добавками щёлочи, аналогичный описанному выше. Второй вариант конструкции батареи выглядел иначе. Для увеличения количества элементов батареи они были размешены на пластине из изоляционного материала. В данном случае количество элементов зависит от размеров изоляционной пластины (в нашем случае использовалось три ряда элементов в каждом из которых девять элементов – всего 27 элементов). Центральным стержнем элемента являлась алюминиевая проволока, намотанная в плотную спираль. Затем, эту спираль обмотали тканью и поверх ткани разместили медную обмотку. Концы обмоток каждого элемента соединяются последовательно. Такая конструкция позволила значительно увеличить ёмкостные характеристики батареи, при достаточно компактных размерах. Электролит использовался аналогичный предыдущему описанию. Необходимо отметить, что данный источник постоянного тока в погружённом в электролит состоянии не работает, поскольку контакты обмоток замкнуты электролитом. Для работы батареи достаточно смочить тканевые мембраны электролитом, но не в коем случае не замыкать концы обмоток. Схемы изготовления элементов батареи и рисунки этапов изготовления размещены в приложении (Лист IV – V, рис. 9 - 12).
Электрические параметры гальванических источников питания [6-7]
Начальное напряжение – напряжение элемента питания (в стандартном исполнении). Как правило, для малогабаритных источников тока, типоразмеров: АА; ААА (R – солевые, LR – щелочные, CR – литиевые) стандартное напряжение 1,5 В. В нашем случае, стандартное начальное напряжение, будет зависеть от количества использованных секций в элементе питания.
Ёмкость источника питания - показатель, определяющий количество «электричества» в батарейке. Ёмкость батареи является расчётным показателем и определяется исходя из указанного производителем заряда батареи в (А/ч). Для расчёта ёмкости необходимо знать потребляемый устройством ток. Ёмкость источника питания (ч) = заряд батареи (А/ч) / потребляемый устройством ток (А). Чаще всего, под ёмкостью батареи понимают величину заряда, указанную производителем в (А/ч). Фактический срок службы (ёмкость источника питания) зависит от большого количества причин: условия хранения; температурные условия эксплуатации; величина саморазряда в результате хранения.
Саморазряд — это потеря емкости батареи (в основном в период хранения). У каждого типа элемента питания есть срок годности. За время хранения (без использования) батарейки емкость может сократиться до 30%. Происходит это из-за медленного протекания химических процессов внутри батарейки. Чем свежее батарейка по дате изготовления, тем больше емкость её соответствует заявленной.
Ток разряда батареи (А) – контрольная величина силы тока (потребляемый ток) при которой осуществляется определение ёмкости. Максимальный ток разряда характеризует возможность использования батареи в данном устройстве.
От указанных выше величин (которые зависят от типа батареи), в полной мере зависит область её применения:
— солевые элементы питания нет смысла устанавливать в приборы, потребляющие высокий ток, поскольку емкость их всего 600-700 мАч.
— щелочные батарейки так же не подойдут для мощных приборов, но долго прослужат во всех назкоамперных устройствах.
— литиевые элементы питания подойдут абсолютно для любого устройства, но сильно зависят от температурных условий эксплуатации. К тому же, не всегда имеет смысл покупать дорогостоящий элемент питания для назкоамперных устройств.
Экспериментальная база исследований [8]
Для изучения и исследования электрических параметров источников питания, как минимум, необходимо иметь два прибора – вольтметр (с пределом шкалы до 10 - 15В) и амперметр (до 3А, лучше применять миллиамперметр с пределом измерения 500 – 1000 мА). Подобным функционалом обладают современные мультиметры (позволяют изменять приделы измерений, что очень удобно при исследованиях). Необходимо учесть, что для контроля параметров лучше иметь два прибора, установив один на измерение напряжения, а второй, на силу потребляемого тока (Приложение лист VI, рис 13). Лучшим вариантом является наличие специального тестера источников питания, который позволяет измерять одновременно все электрические параметры батареи (Приложение лист VI, рис 14).
Экспериментальная проверка электрических параметров изготовленных
источников постоянного тока
Работа по экспериментальной проверке электрических параметров изготовленных источников постоянного тока, позволила ознакомится с принципами и технологией электрических измерений. В ходе работы освоены навыки пользования простейшими измерительными приборами амперметром и вольтметром (мультиметром), а также специализированным тестером источников питания, позволяющими определить напряжение и силу тока короткого замыкания (тока разряда при известной нагрузке) изготовленных батарей. Проверка электрических параметров воздушно – алюминиевой батареи показала:
- напряжение на одной банке с соляным электролитом составляет 0,7 – 0,75В. Такое напряжение появляется не сразу после заливки электролита. Начальное напряжение порядка 0,2В. В течение 3-4 минут оно постепенно возрастает и в конечном итоге стабилизируется по истечении 10 минут;
- ток короткого замыкания, в одной банке с соляным электролитом составляет 80 – 100 мА (по окончании уровня стабилизации напряжения). Падение тока короткого замыкания происходит очень быстро (в течение нескольких секунд) практически до нулевого значения, при этом в значительной степени наблюдается падение напряжения;
- в результате экспериментов с последующим увеличением количества секций показаны следующие результаты измерений – 2 секции напряжение 1,7 – 1,75В, ток короткого замыкания 180 – 200 мА, 3 секции напряжение 2,4 – 2,45В, ток короткого замыкания 280 – 290мА (в стабилизированном режиме). Поведение батареи, при измерении тока короткого замыкания аналогично предыдущим измерениям с разницей времени падения напряжения и силы тока (30 – 35) секунд;
- при добавлении в электролит щёлочи, электрические параметры батареи значительно улучшаются. На одной банке напряжение повышается до 0,9В при токе короткого замыкания 120 - 130 мА. Соответственно 2 банки 2,3В, 220-240 мА., 3 банки 3,0 – 3,2 В, 310 – 350 мА. Поведение батареи при измерении тока короткого замыкания остаётся аналогичным. Почти полное проседание напряжения и силы тока происходит в течение 40 – 50 секунд;
- экспериментальная проверка подключения потребителя тока (яркий светодиод 3,0 В., 25 мА, три банки батареи) показала, что стабильное свечение обеспечивается в течение 2,5 – 3 часов. Затем наблюдается снижение светимости светодиода и проседание напряжения до 2,4 -2,5 В. Миниатюрный электродвигатель (3,0В, 50мА) проработал до полной остановки один час 25 минут. Аналогичная проверка была проведена тестером источников питания (сопротивление нагрузки 5 – 10 Ом). Несколько оживляет батарею повторная добавка щёлочи, увеличивая время её работы на 30 – 35%. Предположительно – щёлочь разрушает оксидную плёнку на алюминии и позволяет аноду работать более активно;
- подмечена одна интересная особенность батареи. Подведение в зону электролита трубок с распылителями для аэрации раствора (в эксперименте применялся аквариумные компрессор) продолжительность нормальной работы батареи существенно увеличивалось. Например, горение светодиода было стабильным в течение 10 часов (после этого эксперимент прекратили). Электродвигатель работал в течение 5 часов без снижения количества оборотов (эксперимент прекращён автором). Такое поведение батареи можно объяснить быстрой выработкой кислорода из раствора и снижением параметров батареи. В то же время при постоянной аэрации количество кислорода в растворе остаётся стабильным, что и приводит к стабилизации параметров.
Результаты эксперимента проанализированы и обобщены в графиках (Приложение лист VI – VII, рис. 15 – 18).
Испытание медно – алюминиевых солевых батарей выявили их следующие электрические характеристики:
- прежде всего, были определены параметры одного из элементов батареи. Измерения напряжения на выходе элемента показало 0,65 В причём стабилизация напряжения длится не менее 5 - 7 минут. Ток короткого замыкания составляет 0,01 – 0,015 А, причём резко падает с основательной просадкой напряжения;
- повысить характеристики электрических параметров можно двумя способами. Первый заключается в обматывании элемента дополнительным слоем бумаги (плотная намотка) с последующим обматыванием алюминиевой фольгой. Таким образом происходит относительная герметизация элемента и более стабильное удерживание электролита в зоне реакции. Второй способ, заключается в добавке щёлочи в состав электролита. Оба способа подняли электрические параметры элемента до 0,75 – 0,77 В, и ток короткого замыкания до 0,08 – 0,085 А;
- первый вариант батареи (14 последовательных элементов) показал следующие электрические параметры – 8,0 – 8,2 В, ток короткого замыкания 140 – 150 мА (соляной электролит), 9,4 – 9,6 В, ток короткого замыкания0 900 – 950 мА (соляной электролит и щёлочь). Просадка напряжения и тока при измерении тока короткого замыкания происходит в течении 30 – 40 секунд, практически до нулевых значений;
- второй вариант батареи (27 последовательных элементов) показал следующие электрические параметры – 10, 8 – 11,6 В, ток короткого замыкания 270 – 280 мА (соляной электролит), 12,9 – 13,7 В, ток короткого замыкания 1,5 – 1,7 А (соляной электролит и щёлочь). Просадка напряжения и тока при измерении тока короткого замыкания происходит в течении 1 -2 минут;
- подключение нагрузки (яркий светодиод с ограничением по току, светодиодная матрица (6В, 120 мА), электродвигатель (6В, 100 мА) позволило определить относительную продолжительность времени работы, изготовленных батарей. Один светодиод с ограничением по току обеспечивает равномерное свечение практически всё время работы элемента (до высыхания электролита) и при последующем смачивании продолжает выполнять свои задачи. Светодиодная матрица, при подключении первого варианта батареи (без последующего обновления электролита) проработала 1,2 часа. После этого промежутка свечение ослабло (напряжение просело до 5,5 В). При подключении второго варианта батареи, время свечения увеличилось до 2,5 – 3 часов с последующей просадкой напряжения до 5,0 В, вследствие подсыпания элементов. Аналогичная картина наблюдалась при подсоединении к батареям электродвигателя;
- с этими батареями были осуществлены попытки зарядки мобильной техники (смартфон). При подключении батарей к мобильному устройству наблюдалась значительное проседание напряжения до 5,0 – 5,5 В. Сначала зарядка как бы начиналась, но впоследствии процесс быстро прекращался (скорее всего срабатывала внутренняя защита батареи смартфона). Скорее всего, мощность батарей для зарядки мобильной техники мала и не позволяет осуществлять этот процесс. Результаты эксперимента проанализированы и обобщены в графиках (Приложение лист VII - VIII, рис. 19 - 25).
Следующим этапом исследований было проведение сравнительного теста некоторых типов фабричных источников питания и сравнение их характеристик с изготовленными образцами солевых батарей. Были взяты образцы распространённых солевых и щелочных батарей и проверены с помощью тестера источников питания. Аналогичной проверке подверглись самодельные элементы питания (естественно, параметры их взяты по близким показателям к фабричным элементам – количество банок или секций). Проверка проводилась током разряда 500 (мА), с начального напряжения батареи до его падения порядка 0,85 – 0,90 В. По результатам проверки была составлена таблица (Приложение лист IX, таблица 1). Анализируя таблицу, можно сделать вывод, что солевые батарейки по всем показателям гораздо хуже щелочных. Соответственно самодельные батареи, относящиеся к типу солевых, также уступают щелочным по электрическим параметрам. В случае добавки щёлочи в электролит самодельных батарей, их параметры значительно улучшаются и приближаются к параметрам щелочных батарей средней ценовой группы. Главным минусом самодельных источников питания являются их размеры и масса (по отношению к фабричным батарейкам). Если этот параметр не критичен, то принципиально их можно использовать для питания назкоамперных электронных устройств.
Выводы
В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
- изучены доступные литературные и интернет – источники по вопросам устройства и характеристикам гальванических элементов питания, принципам получения электрического тока путём химических реакций, устройства и принципам работы солевых гальванических элементов;
- на основе изученных литературных и интернет – источников разработаны и изготовлены модели возможных вариантов самодельных солевых источников питания;
- проведены экспериментальные исследования электрических параметров, изготовленных элементов питания и их промышленных аналогов, полученные результаты проанализированы и обобщены в графиках и таблице;
- на основе обобщений и анализа полученных сделан вывод о возможности применения данных источников электроэнергии в практических условиях применения. Их можно использовать в качестве подручных источников автономного освещения, для питания малопотребляющих электронных устройств;
- практические эксперименты доказали невозможность использования их в качестве зарядных устройств для мобильной техники, поскольку велик риск срабатывания защитных устройств батареи этой техники.
Таким образом, мы получили положительное подтверждение рабочей гипотезы о возможности использования самодельных источников питания. Однозначно можно отметить положительный опыт использования батарей для получения простого источника питания осветительных приборов. Изготовление таких батарей возможно в любых автономных условиях из подручных материалов, что представляет собой несомненную пользу для выживания в автономных условиях.
Список литературы и интернет - источников
1.https://batteryzone.ru/battery/kak-rabotaet-batarejka - Как работает батарейка.
2.http://www.battery-industry.ru/2015/02/11/воздушно-алюминиевая-батарея-исполь/ - Воздушно-алюминиевая батарея использует солёную воду для зарядки.
3.https://www.el-info.ru/vozdushno-alyuminievaya-batareya-chto-eto-i-pochemu-ona-perspektivna/ - Воздушно-алюминиевая батарея - что это, и почему она - перспективна?
4.https://yandex.ru/patents/doc/RU2065231C1_19960810 - Батарея воздушно-алюминиевых элементов.
5.https://lemzspb.ru/medno-alyuminiyevyy-istochnik-toka/ - Медно - алюминиевый источник тока.
6.https://phonepress.ru/parametry-batareyki-napryazheniye-tok/ - Параметры батарейки - напряжение и ток.
7.https://zbat.ru/stati/vidy-razmery-kharakteristiki-i-analogi-elementov-pitaniya-batareek/ - Виды, размеры, характеристики и аналоги элементов питания (батареек).
8.https://aliexpress.ru/item/1005003117198028.html?sku_id=12000024189747454&spm=a2g2w.productlist.search_results.157.1fa74aa6qydR4y - Анализатор разряда ZB2L3.
Приложение
Рис. 1. Устройство щелочного химического источника постоянного тока.
Рис. 2. Схема работы батарейки.
Рис. 3. Разновидности элементов постоянного тока в зависимости от материалов изготовления.
Рис. 4. Схема работы воздушно – алюминиевой батареи.
Рис. 5. Схема работы воздушно – алюминиевой/медной батареи.
Рис. 6. Ряд электроотрицательности металлов.
Рис. 7. Схема изготовления алюминиево – воздушной батареи.
Рис. 8. Изготовление алюминиево – воздушной батареи.
Рис. 9. Конструкция алюминиево – медной солевой батареи (первый вариант).
Рис. 10. Алюминиево – медная солевая батарея (1 вариант).
Рис. 11. Конструкция алюминиево – медной солевой батареи (второй вариант).
Рис. 12. Алюминиево – медная солевая батарея (2 вариант).
Рис. 13. Измерение электрических параметров воздушно – алюминиевой батареи.
Напряжение источника питания: DC 4.5-6V (разъем micro USB).
Рабочий ток: менее 70 мА.
Разрядное напряжение (разрешение): 1,00 V-15,00 V с шагом 0,01 V.
Выходное напряжение - диапазон: 0,5-11,0 V
Поддерживается ток (разрешение) 3.000A с шагом 0.001A.
Погрешность измерения максимального напряжения: 1% + 0,02 V.
Максимальная погрешность измерения тока: 1.5% +/- 0,008А.
Рис. 14. Тестер для определения электрических параметров малогабаритных источников питания.
Рис. 15. График стабилизации напряжения воздушно – алюминиевой батареи после заливки электролита.
Рис. 17. Падение напряжения воздушно – алюминиевой батареи при измерении тока короткого замыкания.
Рис. 16. Ток короткого замыкания воздушно – алюминиевой батареи.
Рис. 19. Подключение нагрузки к медно – алюминиевой солевой батареи.
Рис. 18. Падение напряжения воздушно – алюминиевой батареи под нагрузкой.
Рис. 21. Ток короткого замыкания на одном элементе медно – алюминиевой солевой батареи.
Рис. 20. Стабилизация напряжения на одном элементе медно – алюминиевой солевой батареи.
Рис. 22. Падение напряжения на одном элементе медно – алюминиевой солевой батареи при измерении тока короткого замыкания.
Рис. 23. Стабилизация напряжения на медно – алюминиевой солевой батареи.
Рис. 24. Ток короткого замыкания на медно – алюминиевой солевой батареи.
Рис. 25. Падение напряжения на медно – алюминиевой солевой батареи при измерении тока короткого замыкания.
Таблица 1. Результаты тестовой проверки малогабаритных источников питания (тип АА) в сравнении с самодельными батареями.