Jak nazwa działu wskazuje będę tu umieszczał różne rozwiązania umożliwiające pozyskiwanie energii elektrycznej z niekonwencjonalnych źródeł. Zaczniemy od eksperymentu, który każdy może wykonać sobie w kuchni.

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (ur. 18 lutego 1745 - zm. 5 marca 1827) - włoski fizyk, wynalazca, konstruktor i fizjolog. W 1800 roku zanurzył dwie płytki wykonane ze srebra i cynku w słonej wodzie i odkrył, że jeśli połączy się je w obwód elektryczny zaczyna w nim płynąć prąd. W taki sposób odkrył jedno z pierwszych ogniw galwanicznych nazwane od jego nazwiska ogniwem Volty.
Ale czym jest ogniwo galwaniczne i dlaczego generuje prąd elektryczny?. W ogniwie galwanicznym energia chemiczna układu reagentów jest zamieniana na energię elektryczną. Reakcja utleniania-redukcji, która polega na przeniesieniu elektronów pomiędzy indywiduami chemicznymi, jest w ogniwie rozdzielona na dwie reakcje połówkowe - zachodzące równocześnie (zasada zachowania ładunku), ale w różnych miejscach układu. Elektrony przepływają przez zewnętrzny obwód elektryczny, a ich ładunek jest równoważony w układzie przez przepływ jonów ujemnych (anionów) w roztworze elektrolitu.

Tyle jeśli chodzi o wstępną teorię. By przeanalizować dokładnie pracę ogniwa Volty "wyciśniemy trochę prądu z cytryny", zbudujemy ogniwo z tego owocu.

Zdjęcie powyżej przedstawia wszystko co nam będzie potrzebne. Będą to: cytryna, blaszka miedziana i cynkowa, miernik z przewodami oraz mały rezystor o rezystancji ok 1 kohm.

Obie blaszki miedzianą i cynkową wbijamy w cytrynę tak aby możliwe było podłączenie przewodów pomiarowych. Nasze ogniwo Volty jest gotowe.

Różnica potencjałów naszego ogniwa wynosi 0,874 V, ale jeszcze nie płynie w nim żaden prąd. By prąd popłynął musimy zamknąć obwód elektryczny i w tym celu potrzebny był nam rezystor.

Po zamknięciu obwodu przez rezystor w układzie zaczyna płynąć prąd elektryczny. Jak wiemy skutkiem przepływu prądu jest spadek napięcia więc różnica potencjałów naszego ogniwa powinna się zmniejszyć.

I faktycznie tak się stało teraz napięcie wynosi już tylko 0,248 V. Jaki więc w obwodzie płynie prąd ?, możemy się domyślać że niezbyt wielki skoro rezystor o tak małej rezystancji spowodował tak duży spadek napięcia. A jaki dokładnie płynie prąd odpowie nam Prawo Ohma, które opisuje sytuację, najprostszego przypadku związku między napięciem przyłożonym do przewodnika (opornika), a natężeniem prądu przez ten przewodnik płynącego.

Obliczmy więc płynący w naszym obwodzie prąd:

Niestety okazało się że nasza cytryna nie daje zbyt wiele prądu i nie pomoże nam w zmniejszeniu rachunków za prąd. Moc takiego ogniwa wynosi zaledwie 0,041 mW.
I znów teoria. Jak ogniwo produkuje prąd?

W cytrynie znajduje się kwas cytrynowy zdysocjowany na kation H+ i anion reszty kwasowej, który dla kwasu cytrynowego w dużym uproszczeniu możemy zapisać jako R-COO-. Blaszka cynkowa reaguje z kwasem (cynk się utlenia) i do roztworu przechodzi kation cynku Zn2+ w tej reakcji powstaje dwa elektrony, które płynąc w obwodzie wzbudzają przepływ prądu elektrycznego.
Elektroda miedziana nie reaguje z roztworem ale zachodzi na niej inna ważna reakcja redukcji. Tu elektrony spotykają się z kationami wodorowymi i następuje reakcja redukcji do gazowego wodoru H2
Gdybyśmy do cytryny włożyli blaszki miedzianą i cynkową ale nie zamknęli obwodu to tylko blaszka wykonana z cynku reagowała by z kwasem wg. poniższego sumarycznego równania:
Zn + 2R-COOH -> (R-COO)2Zn + H2
Dzięki rozdzieleniu reakcji na dwie reakcje połówkowe udało się wymusić przepływ elektronów poza roztworem.

Odwiedź nas na Allegro: PaneleAllegro.pl

Komentarze

PaneleAllegro.pl darmowe panele allegro