Akumulator Gazowy z Młodego Technika

Witam!

Przegrzebując archiwum MT znalazłem coś co zwie się akumulatorem gazowym.
Co sądzicie o tym?
Może taniej (raczej na pewno, tylko rozmiar) wyjdzie niż "bakterie" cynkowo-węglowe

Dzień dobry,
wykonałem taki akumulator będąc w technikum - na konkurs. Zajęliśmy wtedy wyróżnienie. Akumulator działał, zrobiłem zgodnie ze wszystkim zaleceniami z Młodego Technika. Zamiast masy bitumicznej użyliśmy stearyny i węgla drzewnego pokruszonego. Ładowany całą noc dał radę zaświecić żarówkę 3V z latarki Obecnie wykonuję ponownie w ramach próby stworzenia bufora do PV. Nie będę zdradzał szczegółów mojej konstrukcji, (póki co), zmieniliśmy konstrukcję z MT i mamy takie parametry: około 2V na ogniwo, prąd zwarcia jednego ogniwa to 2,5A, po zwarciu spada do wartości około 2,2A i się spokojnie utrzymuje (rozładowanie jest naprawdę powolne). Daje się ładować gwałtownie prądem powyżej 7A przy dużym napięciu na jedno ogniwo. Początkowe doświadczenia pokazują dość szybkie ładowanie i łagodną krzywą rozładowania. Zmiany w konstrukcji dotyczą elektrod i masy porowatej a także wymiarów.

pozdrawiam,
Damian

Sprawdziłem ten projekt!
Wykonałem dwie baterie po 10 ogniw połączonych szeregowo. Ładują się bardzo szybko, dużym prądem i dość wysokim napięciem - około 27V. Z chemii i fizyki działania tego ogniwa wynika, że napięcie na pojedynczym ogniwie będzie wynosiło około 1,36 V (potencjał elektrody chlorowej względem wodorowej). Działanie polega na wytworzeniu w trakcie ładowania gazów: chloru i wodoru dzięki elektrolizie wodnego roztworu chlorku sodu (soli kuchennej). Gaz jest gromadzony w objętości węgla aktywowanego na każdej z elektrod. W trakcie ładowania opór wewnętrzny ogniwa wzrasta, ponieważ elektrolit ulega elektrolizie i stężenie jonów w nim maleje. W trakcie rozładowania ogniwa, jony chlorkowe i wodorowe łączą się, powstaje SEM, a elektrolit ponownie się zatęża. Występuje zjawisko odwrotne niż w akumulatorach kwasowo - ołowiowych. Łączenie szeregowe tego typu (tak wykonanych) ogniw nie ma sensu, nawet dla uzyskania wyższych napięć, ponieważ wzrasta bardzo opór szeregowy baterii ogniw, przez co przy poborze prądu występuje duży spadek napięcia.

Wyniki eksperymentu:
1. ładowanie inwerterem PV (tak, zadziałało, nawet bateria ogniw gazowych pracowała jako bufor dla małych prądów)
2. napięcie ładowania: 27 V, prąd nie był ograniczony ale rezystancja wewnętrzna ogniw ograniczyła go do 2 A
3. dwie baterie po 10 ogniw szeregowo połączone równolegle.
4. inwerter uznał, że ma podłączoną baterię i pracował dalej, co prawda moc pobierana z inwertera była mniejsza niż moc generowana w tym czasie z PV
5. po odłączeniu inwertera, napięcie spadło z 27V do około 20 V
6. po obciążeniu żarówką 12V/21W, napięcie spadło do około 9,5 V, żarówka świeciła bardzo jasno
7. napięcie baterii w trakcie rozładowywania nie spadało drastycznie i wyraźnie
8. po zwarciu (czego nie wolno robić przy akumulatorach kwasowych oraz o dużej pojemności) prąd wyniósł około 3,6A
9. zaraz po zwarciu napięcie jałowe wynosiło około 14 V ale szybko wzrastało do 19,7V - potwierdza się fakt opisany przez autora artykułu w Młodym Techniku, że akumulator gazowy jest odporny na zwarcia

Z powyższej próby wnioskować można, że jest sens kontunuowania prac nad tym akumulatorem. Niestety sprawność tego akumulatora jest bardzo niska. Mam już plany w jaki sposób spróbować zwiększyć wydajność prądową ogniwa, zmniejszając tym samym ich opór wewnętrzny. Na chwilę obecną nadal jest to forma zabawki pokazowej a nie akumulatora znajdującego rzeczywiste zastosowanie. Jego parametry umożliwiają na zasilenie prostego radioodbiornika lampowego (6,3 V i nie zbyt duże obciążenie, więcej ogniw na baterię anodową).

Jeżeli po szukacie w Internecie, znajdziecie prekursora ogniwa paliwowego - gazowego właśnie na chlorze i wodorze oraz membranie z elektrolitu. Niestety ciężko jest wykonać ogniwo z membraną ciekłą w domu. Dodam, że tutaj nie ma katalizatora tak jak w ogniwie paliwowym - platyna. Pałki węglowe są jedynie kolektorem prądu, a węgiel aktywny magazynuje gazy.

pozdrawiam,
Damian

lampowiec wrote:

Łączenie szeregowe tego typu (tak wykonanych) ogniw nie ma sensu, nawet dla uzyskania wyższych napięć, ponieważ wzrasta bardzo opór szeregowy baterii ogniw, przez co przy poborze prądu występuje duży spadek napięcia.

Nie rozumiem co chcesz przez to powiedzieć, skoro wcześniej poinformowałeś:

lampowiec wrote:

Wykonałem dwie baterie po 10 ogniw połączonych szeregowo

a później wspomniałeś:

lampowiec wrote:

więcej ogniw na baterię anodową

Dla uzyskania napięcia anodowego 80V potrzebujesz prawie 60 ogniw połączonych szeregowo.

Aby uzyskać takie napięcie musiałem połączyć ogniwa szeregowo. Próba z obciążeniem wskazała na dużą rezystancję wewnętrzną, która wzrasta wraz liczbą ogniw w łańcuchu szeregowym. Zwiększanie liczby ogniw zwiększa napięcie baterii, ale opór wewnętrzny rośnie i wydajność prądowa maleje.
Przedstawiłem próbę i jej wyniki. Do wniosku który przytaczasz doszedłem po ukończeniu próby.
Aby zmniejszyć opór wewnętrzny ogniw należy wykonać kilka zmian w ogniwie, wtedy wszystko będzie miało sens.

W przypadku nieobciążania baterii, logicznym jest że napięcie nie spada, tak samo przy małym poborze prądu - kilkanaście, kilkadziesiąt mA. Tak oczywiście, w celu otrzymania 80V potrzeba kilkudziesięciu ogniw, ale jest to wykonalne - tylko po co? Istnieją także niskonapięciowe lampy elektronowe.

Nie oczekujcie, że otrzymamy nowoczesny super - akumulator.

Dodam jeszcze jedno spostrzeżenie, wynikające właśnie z rosnącego oporu wewnętrznego baterii:
Przy połączeniu szeregowym 20 ogniw otrzymałem napięcie ponad 26V, ale przy obciążeniu tą samą żarówką spadło do 4 - 5 V. Przy połączeniu równoległym dwóch baterii po 10 ogniw szeregowo - spadło napięcie wyjściowe ale i spadł opór wewnętrzny baterii, otrzymano pod obciążeniem tą samą żarówką napięcie około 9,3 V.

pozdrawiam,
Damian

lampowiec wrote:

Zwiększanie liczby ogniw zwiększa napięcie baterii, ale opór wewnętrzny rośnie i wydajność prądowa maleje. Przedstawiłem próbę i jej wyniki. Do wniosku który przytaczasz doszedłem po ukończeniu próby.

Dlaczego ci maleje Powinna być taka sama jak pojedynczego ogniwa.

Przy połączeniu szeregowym sumują się napięcia ogniw (U) i ich opory wewnętrzne (Rw)
Dla dziesięciu identycznych ogniw 10U / 10Rw = U / Rw , dla 30 analogicznie.

Hmmm... No w sumie tak Z tym że dotyczy to identycznych ogniw. Przyznaję, że nie skupiłem się nad sprawdzeniem tego dokładnie. Tak jak wspomniałem powyżej - spadki napięć na ogniwach i połączeniach (które też są złej jakości - blaszka miedziana opasa pręt węglowy, blaszka śniedzieje) przy obciążeniu. Ogniwa nie są identyczne, choć taki był zamiar. Chiński miernik, który teoretycznie dokonuje pomiaru Rw baterii pokazuje w trakcie ładowania przyrost oporu wewnętrznego. Rozładowana bateria przy rozpoczęciu procesu ładowania teoretycznie (bo mierzy to chiński miernik) posiada Rw około 10 Ohm i wzrasta w trakcie ładowania.

Liczę, że ktoś choćby w ramach jakiegoś modelu wykona taki akumulator i może go rozbuduje, zmodyfikuje. Czekam na informacje od Was Szlaki przetarte.

pozdrawiam,
Damian

lampowiec wrote:

Liczę, że ktoś choćby w ramach jakiegoś modelu wykona taki akumulator i może go rozbuduje, zmodyfikuje

Zniechęca mnie informacja z Młodego Technika, że co 3-4 cykle ładowanie/rozładowanie, należy wymienić elektrolit na nowy.
Jak to wyglądało u ciebie?

Jeszcze nie wymieniałem. Z akumulatora nie korzystam. Wykonałem go z tatą z myślą o buforze do PV aby kwasowym nie liczyły się cykle. Sprawdziliśmy i uznajemy że to możliwe ale wymaga modernizacji. Pojedyncze ogniwo po naładowaniu jeszcze po tygodniu trzymało napięcie i prąd zwarciowy - ponieważ połowa baterii była już wcześniej przygotowana. Pojemność jest wystarczająca i nie stanowi problemu. Problemem jest mała wydajność prądowa.
Teraz użyliśmy wody demineralizowanej z solą kuchenną. Lepszy byłby NaCl Czda, nie zawiera bowiem innych związków mineralnych.
Odpowiadając na pytanie - nie wymieniałem, ponieważ dziś było pierwsze ładowanie całej baterii. Połowa była wykonana 2 tygodnie temu i użyliśmy wtedy wody z kranu i soli kuchennej. Po tygodniu stania naładowanych 10 - ciu ogniw i wylaniu elektrolitu okazało się, że odłożyło się dużo osadów - w tym żelaza. Przygotowując "starą" baterię do połączenia z "nową", wypłukaliśmy ją, co trzeba było rozebraliśmy i poprawiliśmy np.: ściśliwość sznurków na elektrodach.