Гальванические элементы с нетрадиционными электролитами

В зависимости от материального обеспечения дачного участка или загородного дома может оказаться так, что вы не располагаете необходимыми реактивами для приготовления электролита гальванического элемента. Как показали проведенные эксперименты в качестве электролита для гальванического элемента можно с успехом использовать овоши и фрукты с вашего огорода или сада, а также продукты животноводства. Конечно, с помощью такого элемента нельзя осветить палатку или домик, но заставить заработать специально разработанный небольшой транзисторный радиоприемник с питанием до 1 В и потреблением тока около 0,2 мА можно.
Если взять две металлические пластины, одну из цинка, а другую — медную размером 60x40 мм и положить между ними, например, сложенную в 32 слоя размером 100x70 мм мокрую газетную бумагу, то получим простейший гальванический элемент. Вместо цинковой пластины можно использовать оцинкованное железо. В таком элементе отрицательным электродом является цинковая пластина, а медная — положительным. В этом случае присоединенный к полюсам элемента вольтметр показывает 0,9 В. Напряжение на клеммах элемента падает по мере высыхания бумаги. Подзарядка элемента подразумевает замену высохшей бумаги. Замена в таком элементе влажной бумаги влажным мякишем белого хлеба привела к снижению ЭДС элемента до 0,75 В.
В качестве электролита можно использовать самые разнообразные вещества: влажную землю, увлажненную ткань, мягкость фруктов, рассолы овощей, намоченный хлебный мякишь и т.д. Проведенные эксперименты показали, что ЭДС таких гальванических элементов не превышает 0,9 В. Ток нагрузки с таким элементом может составлять около 0,30 мА. Для получения большей ЭДС от таких элементов, нужно несколько элементов соединить последовательно, а для получения большего тока, элементы соединяют параллельно.

Угольно-цинковый элемент

Более удобными в эксплуатации являются угольно-цинковые элементы или элемент Ленкаше. Особенностью элемента является наличие деполяризатора (перекиси марганца), который устраняет явления поляризации и улучшает работу элемента. В элементе Вольта электродвижущая сила в процессе работы быстро падает. Это связано с тем, что при растворении цинка, в частности, в серной кислоте образуются пузырьки водорода, которые покрывают металлический электрод и мешают действию гальванического элемента. Это явление и называют поляризацией элемента.
Работа элемента Ленкаше связана с растворением цинка и восстановлением диоксида марганца. Для изготовления такого элемента понадобится литровая пластмассовая или стеклянная банка с пластмассовой крышкой и угольный стержень длиной 12...15 см, в крайнем случае подойдет угольный стержень от старого гальванического элемента типа 373. Если на угольном стержне есть латунный колпачок, то к нему припаивают многожильный провод в изоляции.
Место пайки покрывают краской для защиты от воздействия раствора электролита При отсутствии колпачка берется латунный хомутик с винтом и гайкой и крепится на конец стержня. К хомутику крепится зачищенный конец многожильного провода, и место крепления покрывается краской. Затем сшивается небольшой мешочек из бязи или холста 05...5,5 см и длиной на 1 см короче длины угольного стержня. Берут смесь из толченого угля, перекиси марганца и кристаллического нашатыря и заливают небольшим количеством воды, чтобы получилась густая кашица. Полученную кашицу плотно набивают в сшитый мешочек и в его центр вставляют угольный стержень.

Медно-цинковый гальванический элемент

Более сложные самодельные конструкции гальванических элементов позволяют питать радиоэлектронную аппаратуру с током потребления в несколько единиц ампер. Одной из широкораспространенных конструкций является медно-цинковый элемент .с раствором медного купорос. Для изготовления такого элемента необходимы:
• Пластина цинка размером 200x60 мм, в крайнем случае, можно использовать лист оцинкованного железа того же размера.
• Медный или латунный кружок диаметром 60 мм. Вместо кружка можно взять свитую в спираль медную проволоку диаметром 1,5...3 мм. Круг можно сделать из свинца.
• Стеклянная или полиэтиленовая банка объемом 0,7...1 л.
• Полиэтиленовая крышка для банки.
• Трубка диаметром 10... 15 мм и длиной 150...200 мм. Материалом трубки может быть поливинилхлорид или стекло.
Глауберова соль (сернистый натрий) — 100 г, в крайнем случае, можно использовать поваренную соль. Медный купорос.
Вначале к медному кружку припаивают многожильный медный провод и надевают на него поливинилхлоридную трубку. Длина выводного провода должна быть такой, что, когда кружок будет находиться на дне банки, он должен пройти по стенке банки и выйти наружу через крышку банки. Выведенный наружу конец провода и будет положительным выводом гальванического элемента. По другому варианту свивают из медной проволоки без изоляции спираль. На выводной конец спирали надевают поливинилхлоридную или резиновую трубку. В центре полиэтиленовой крышки сверлят отверстие диаметром, равным диаметру имеющейся поливинилхлоридной или стеклянной трубки. После этого к нижней части крышки крепят свернутый в виде цилиндра лист цинка или оцинкованного железа.

Простые конструкции гальванических элементов

Наиболее простая конструкция гальванического элемента представляет собой стеклянную или пластмассовую банку емкостью 0,5 л, с электролитом, в который опущены два электрода: один цинковый, а другой угольный. Вначале в банке, предназначенной для гальванического элемента, готовится электролит — водный раствор нашатыря. С этой целью в банку наливают воду и постепенно в нее подсыпают нашатырь в виде порошка и тщательно перемешивают раствор. Это делается до полного насыщения раствора нашатырем. Затем берут полиэтиленовую крышку от банки и закрепляют в ней угольный стержень, взятый из негодного гальванического элемента. На некотором расстоянии от угольного стержня закрепляют полоску цинка размером 20x120 мм. Потом берут два одинаковых куска опреде¬ленной длины многожильного медного провода в изоляции и припаивают: один — к угольному электроду, а другой — к цинковому электроду. Элемент готов. Провод, идущий от угольного электрода, это «+», а идущий от цинкового — «—». Проверку гальванического элемента проверяют присоединением электрической лампочки для карманного фонаря на 1,5...2,5 В. При правильно собранном элементе, лампочка должна загореться. У гальванических элементов с раствором нашатыря после длительной работы детали, составляющие элемент, покрываются мелким слоем цинковой соли, которую трудно удалить. Это приводит к уменьшению силы тока такого элемента и, в конце концов, к прекращению его работы. Для недопущения такой ситуации в раствор нашатыря добавляют сахар-рафинад — 1...3 части сахара на 10... 15 весовых частей нашатыря в порошке. В результате на цинковом электроде и банке осаждается легко удаляемые кристаллы цинкового сахарата.