Prova di assemblaggio pila Zinco-Aria alcalina

[Mr.Hyde]

la pila da me sperimentata è questa:



il voltaggio misurato risulta essere



amperaggio



pila:

[experimentator]

Ciao. Complimenti.
Dove hai trovato le lastre di zinco ?
il problema di questo tipo di pile è che non possono essere ricaricate, almeno non in maniera semplice ed in fase solida.
Devi provare a mettere più pile in serie almeno dieci ed ottenere una batt. da 12 V , per poter accendere delle lampadine e poi misurare la carica totale ottenibile .

Saluti.

[Mr.Hyde]

ciao Zag , speravo in un tuo intervento , bisognerebbe trovare dei catalizzatori per aumentare la velocita' della reazione di riduzione che avviene al catodo , in quanto se metto in corto la pila per qualche secondo, e misuro il voltaggio, scende fino a 0,9 volt, e ci vuole qualche minuto prima che recuperi il voltaggio originale. a mio avviso questo comportamento puo' essere dato dalla lentezza della reazione che avviene al catodo: <tt style="font-family: monospace, Courier; color: rgb(0, 0, 0); line-height: 19.1875px;">O₂ + 2H₂O + 4e^– ? 4OH^– ,per la ricarica cosa consigli? lo zinco ce l'avevo in lab, anche la polvere di zinco. ok provero' a fare una pila da 10 elementi in serie grazie
<sup>Francy

test con 2 batterie in serie ,accensione lampadina a filamento tungsteno da 2,2 volt, e 0,25 A.</sup>

http://www.youtube.com/watch?v=rOHsc...ature=youtu.be</tt>

[experimentator]

IL problema in fase solida è che bisogna forzare la circolazione dell'aria, per farla reagire con Zn.
Potresti migliorare mescolando il carb. con lo Zn in prop. 1:1.
Cose potrebbero migliorare in fase liquida , ma bisognerebbe utilizzare dei catalizzatori al platino platinato o spugnosi, che per una piccola pila sarebbero accessibili , ma per una grossa pila i costi sarebbero proibitivi e l'uso sarebbe relegato ad applicazioni spaziali.
L'unica come ti ho detto è provare la pila Daniel Zu- Cu, in fase liquida.
In quel modo, in fase solida la pila diventa non ricaricabile ma in fase liquida si potrebbe ricaricare, ma con cicli di ricarica limitati (?).
Lo Zn in polvere lo avevi in laboratorio , ma mi sai dire se vendono lastre di Zn ?
Gli elettrodi di grafite li hai trovati ?
Saluti.

[Mr.Hyde]

ok provero' la pila Daniel gelificata? o liquida?.....
per lo zinco lastre ,io lo trovavo in negozi di rivendita tele, vernici, pennelli etc per pittori. in internet Lastre di zinco per incisione
gli elettrodi di grafite li ho trovati, ce li avevo sotto gli occhi tutti i giorni in lab , eccoli:




grazie per le info

[experimentator]

Salve Franc.
Penso che già avrai letto come è fatta la pila Daniel, quindi sorpasso alcune cosa ovvie. La fase deve essere l'liquida, la soluzione iniziale proverei ad utilizzare il classico solfato di rame per l'elttrodo di rame e solfato di sodio per l'elettrodo di Zn.
Ti dovrai procurare delle vaschette di plastica trasparente o semitrasparente di 10x10x5 cm (alt.xlungxlarg) , con coperchio, dieci vachette.
Prima prova con una sola vaschetta per fare un solo elemento di pila.
Dovrai mettere un setto poroso di porcellana a centro della vaschetta incollando ai bordi con silicone , in modo che sia a tenuta stagna, per evitare che le due soluzioni si mescolino .
Dovrai provare a vedere qual'è la solubilità massima del CuSO4 che riesci ad ottenere .
Ti allego uno schema riassuntivo della pila . In questa fase iniziale gli elettrodi dovrai lasciarli con Zn e CU , in una seconda fase dovrai fare gli elettrodi di grafite ed avvolgere l'elettrodo con Zn e Cu. Vorrei vedere se ci sono differenze di tensione od altro.
Gli eletrodi di grafite esposti sono troppo grossi , li dovrai taglliare a metà.
P.S. Accertati che le lastre di Zn siano pure, in quanto queste lastre per incisione vengono fatte in lega Mg e Al e trattate superficialmente..

[Mr.Hyde]

Ciao caro,si la pila Daniel, tutti i chimici la conoscono,...mmmmm... mi potresti spiegare cosa serve la grafite? ..pensi che agisca da catalizzatore, aumentando la superficie di "adsorbimento" ioni?

per le lastre di zinco, accerto personalmente l'analisi quali e quantitativa del prodotto.

[experimentator]

Si per ora la grafite non serve a niente , non è un catalizzatore , lasciala stare.
Potrà servire in un secondo momento che poi ti spiegherò, in quanto l'elettrodo di zinco si consuma passando in soluzione ed alla fine l'elettrodo si corrode ed al polo neg . non resta niente . Invece avendo la grafite che fa da supporto , durante la ricarica lo Zn si deposita sopra la grafite .La grafite aumenta inoltre la superficie di contatto con la soluzione se si fa assumere una forma particolare.
Chiaro?
Comunque ti ho detto che se tu sei propenso a fare questi esperimenti OK, dipende dalla tua scelta personale, altrimenti lascia perdere.
Non è un obbligo . OK?
La pila che ti propongo io di costruire , non è una pila semplice è molto complicata, ancora siamo agli inizi.
Ancora i problemi sono minimi. Poi fai tu come credi meglio di fare.
Inoltre la sezione dedicata a questo argomento dovrebbe essere la sezione dedicata alla pila chimica aricarica liquida iniziata dal sottoscritto .
Saluiti.

[tecnonick]

*** Citazione integrale rimossa. Violazione art.3 del regolamento del forum. nll ***

Colgo l'occasione di rispondere a questo messaggio dicendo che invece sono ricaricabili, in California(se non ricordo male) hanno realizzato una cella fatta in questo modo: un elettrodo centrale di zinco, due laterali in carbone attivo, uno drogato con ossido di cobalto, l'altro con CuO e non ricordo cosa, quello al cobalto lo usano per scaricare, quello al CuO per ricaricare, in fase di carica lo zinco si deposita e l'elettrodo al CuO produce ossigeno in gas. Resta di fatto che per via delle notevoli difficoltà costruttive queste batterie sono una sorta di nicchia, per scopi militari e giusto in quale autobus americano, e altri piccoli settori, ma per il resto non credo che le vedremo in circolazione per uso pratico, c'è giusto qualche pila a bottone... Tra l'altro sono state realizzate anche con alluminio, e offrono ben 12kW/ora, l'alluminio in KoH si scioglie, ma introducendo in soluzione ossido di zinco, ossido di indio, un tensioattivo, un gelificante, l'usura viene quasi arrestata, l'alluminio si passiva di zinco e quindi cessa l'azione del KoH(anche se il KoH corrode leggermente lo zinco, probabilmente c'è qualche altro additivo che blocca anche questa reazione), questi ingredienti sono solo un esempio di come evitare l'usura dell'alluminio, se cercate in rete ci sono una marea di brevetti con altri additivi, sia in elettrolita sia nell'elettrodo di alluminio. Comunque sono una tragedia da costruire, a partire dall'elettrodo in carbone attivo, che senza essere in possesso di forni, presse, leganti particolari, diciamo che è impossibile farne uno decente.

[experimentator]

bisognerebbe trovare dei catalizzatori per aumentare la velocita' della reazione di riduzione che avviene al catodo , in quanto se metto in corto la pila per qualche secondo, e misuro il voltaggio, scende fino a 0,9 volt,

Per Hyde , come è finita con la pila zinco aria hai sospeso gli esperimenti ?
Ciao.

[Mr.Hyde]

ciao caro , ho preso troppi impegni e tra il lavoro e la mia passione mi ritrovo con un casino di test, analisi e prove da effettuare ... , per domani dovrei consegnare una analisi di una lega e per ora sono solo all'analisi qualitativa .

certo che mi piacerebbe riprendere le sperimentazioni nel piu' breve tempo possibile , ma sta cavolo di rotazione terrestre in torno al proprio asse dura troppo poco ...grrr . Si dice che stia rallentando, ma io mica me ne sono accorto ...hahaha

[experimentator]

Salve Francy , vedo che anche tu sei molto impegnato , purtroppo anche io lo sono e prima di tutto viene il lavoro e poi gli hobby.

Ma vorrei completare alcuni test prima della fine dell'anno.
Allora non ti offenderai se ci sono altri appassionati che mi hanno scritto e che vorrebbero provare a costruire una della mia batterie a ricarica liquida .

Saluti.
Zag.

[Mr.Hyde]

perche' dovrei offendermi , anzi sono contento che ci siano altri appassionati ... in real non ci sono molte persone con cui condividere passioni del genere , quindi i discorsi in molti casi sono limitati alle solite cavolate ....della serie , bel tempo oggi...è si bella giornata ... tutto bene ' ...si sopravvive ....etc ... frasi senza capo ne coda che si dicono giusto per non fare scena muta , con l'ovvieta' che a nessuno dei due interlocutori interessa cio' che dice o pensa l'altro... sia chiaro , questo non in tutti i casi , ma nella maggioranza dei casi a pochi interessano discorsi seri o impegnativi , si tira la giornata senza passioni alcune .... cosa importantissima secondo me, che da' input di vita e non rende noioso quel che è lo scandire dei tic tac dell'orologio

[experimentator]

Non ho capito questo tuo discorso. I miei discorsi sono stati sempre impegnativi e con un obbiettivo scientifico. Controlla l'orologio forse è ora di andare a nanna.

Comunque ti saluto ciao .

con alluminio, e offrono ben 12kW/ora, l'alluminio in KoH si scioglie, ma introducendo in soluzione ossido di zinco, ossido di indio, un tensioattivo, un gelificante, l'usura viene quasi arrestata, l'alluminio si passiva di zinco e quindi cessa l'azione del KoH(anche se il KoH corrode leggermente lo zinco,

Ciao Tecno , interessanti queste tue osservazioni,che corrispondono ad alcune mie idee in proposito .
Mi piacerebbe saperne di di più sull'argomento. Dove hai trovato queste informazioni?


Saluti.
Zag.

[tecnonick]

cia zag, cerca su Google "zinc corrosion inhibition+alkaline", e "al-air battery", informati anche su "graphite oxide", con l'ossido di grafite è possibile tirare 465mW grammo, ci sto lavorando ma non è cosa semplice in quanto l'OG passa da non conduttore a semiconduttore a conduttore in base al livello di ossidazione, per ora sono a 70w/kg in un ibrida sucpercap/batteria Zn-OG. Per fare l'OG metti un pezzo di grafite in una miscela nitrante (70% solforico e 30% nitrico, diluisci al 70% di acqua) e dai 10mA/cm usandolo come anodo, per almeno 12 ore, la grafite deve diventare nera e aumentare il suo volume di almeno 10 volte, a questo punto lava il tutto, comprimi per bene e metti in forno a 120° per un ora (non oltre i 120 se no esplode), catodo base per sperimentazione pronto.

Qualche precisazione sull'OG in quanto ero di fretta: quando lo crei mediante nitrazione, la grafite subisce un esfoliazione enorme, ed ecco che il suo volume a occhio può anche andare oltre le 20 volte, chiaramente appare come una spugna, e alcune parti si sfaldano per formare dei fiocchetti dispersi in elettrolita, il tutto in ogni caso deve essere nero, come il carbone, a questo punto una volta lavato per bene (va rimosso l'acido e serve un buon lavaggio) lo devi pressare e dar forma all'elettrodo, dopodiché va infornato, infornato perchè altrimenti la resistenza iniziale può anche essere di 1Mohm/cm e te ne fai ben poco, mentre già dopo un ora di forno scende intorno ai 50-100ohm, in base alla temperatura e al tempo di permanenza perde ossigeno, e quindi passa da non conduttore a conduttore, fino a ritrasformarsi in grafite lucente, ma con la differenza che la sua struttura diventa molto porosa e con una grande superficie, infatti quando torna grafite funziona come fosse carbone attivo. E' molto interessante questo elemento, in quanto come già detto offre rese anche di oltre i 465mW/cm (testati come catodo su batterie al litio), però la dispersione di ossigeno no è uniforme, ci sono zone più ossigenate e altre meno, non è facile controllare l'ossidazione, credo ci saranno molti studi in merito e sicuramente qualcosa di molto buono è alle porte.

[Mr.Hyde]

ma zagami cosa hai capito ? ... io intendo dire che nella quotidianita' ,incontrando diverse persone ,al bar , in discoteca o nei locali ,o anche con amici , è difficile trovare persone che mi danno la possibilita' di parlare di chimica e fisica , insomma della mia passione.invece con voi posso parlarne tranquillamente !! tu in primis . voleva essere un complimento

mentre "lo scandire dei tic tac dell'orologio" voleva significare che senza una passione , la vita è noiosa ,in quanto quello che si sentirebbe sarebbe solo tic e tac ... e si aspetterebbe il tramonto della propria esistenza avendo ascoltato solo due suoni TIC e TAC..... una passione invece ti fa sentire intere sinfonie (senso metaforico)

ciao Tecno , il solforico ed il nitrico a che concentrazioni dovrebbero essere?

[tecnonick]

Dimenticavo, presumo che già sappiate la temperatura di decomposizione dell'acido nitrico e solforico, anche se si fa un buon lavaggio ne rimane ancora nella grafite, ovviamente mettendo in forno l'elettrodo gli acidi andranno in decomposizione e si creeranno fumi tossici, quindi attenzione per chi non lo sapesse, luogo areato o sotto cappa aspirante.

[Mr.Hyde]

cjao tecno , ripeto la domanda ,probabilmente non hai letto la fine del mex precedente ... che concentrazioni dovrebbero avere HNO3 ed H2SO4 per fare la miscela solfonitrica? ..

si il gas prodottosi in forno sarebbe una miscela di anidride solforica(SO3) , biossido di azoto(NO2..ipoazotide) rosso e vapori dello stesso acido nitrico ed acido solforico... una strage insomma ...hahaha

[tecnonick]

ma guarda la miscela originale prevede che siano acido solforico e nitrico rispettivamente 3 e 1, ma siccome che normalmente questo ossido si produce per via elettrochimica solo con HNO3, le percentuali puoi anche sperimentarle, io ho scelto di usare la miscela solfonitrica per accelerare la reazione, tutto li... Vi consiglierei anche di scendere a 1mA per cm, infatti cosi facendo si evita una veloce esfoliazione a vantaggio di un ossidazione profonda e compatta, i tempi chiaramente dipendono anche dalle concentrazioni delle soluzioni. E' molto interessante vedere come cambia la capacità di accumulo elettrico in base all'ossidazione, e soprattutto il fatto che si realizza un accumulatore praticamente indistruttibile, perchè ho fatto già 10000 cicli di carica e scarica senza notare alcun calo di prestazioni, tuttavia questa batteria come caratteristiche somiglia più a un condensatore, infatti è sfruttabile da 1.25V fino a zero, e la curva di scarica è una via di mezzo tra batteria e condensatore.

[tecnonick]

Si riguardo i gas bisogna stare molto molto attenti, anche se lavando come si deve l'ossido la quantità di acido residuo è minima, ma chiaramente conosciamo bene la pericolosità di quei gas, quindi occhio... fate piccoli elettrodi, 1-2cm, e attenzione, perchè anche in fase di realizzazione, quando date corrente ho notato che all'anodo si forma biossido di azoto, pochissimo, ma c'è, quindi luogo ben areato o sotto cappa.

[experimentator]

Ciao tecno , quello che dici tu sulla grafite è interessante perchè anche io , se guardi più sopra al #8 avevo detto " Invece avendo la grafite che fa da supporto , durante la ricarica lo Zn si deposita sopra la grafite .La grafite aumenta inoltre la superficie di contatto con la soluzione se si fa assumere una forma particolare. "

Non ho fatto ancora esperimenti di tal genere sulla grafite ma ne immaginavo le potenzialità , ora tu me lo confermi .
Il problema appunto di una batteria o accumulatore allo Zn -Cu è che gli elettrodi si consumano durante la carica e scarica e questo a lungo andare può compromettere l'integrità dell'elettrodo riducendo i cicli di carica e scarica. Con l'elettrodo di grafite il metallo si deposita sulla superficie o sulla porosità , ma bisogna a questo punto avere un elettrodo di grafite resistente.
Naturalmente questa è una incognita e bisognerebbe fare della prove pratiche. Vediamo se in questi giorni trovo un po di tempo ti faccio sapere .
Per quanto riguarda la pila alluminio-aria avevo anche io letto qualcosa , ma mi pare che i risultati sono stati deludenti, e la batteria non è longeva ma si degrada rapidamente non consentendo molti cicli di ricarica , idem per la zinco aria.
Ma comunque dopo averi finito questo progetto della pila Daniel , che vorrei portare a termine entro l'anno , darò una occhiata anche alla pila Al - metallo.

[Mr.Hyde]

chiedevo le concentrazioni di acido nitrico e solforico in quanto l'acido nitrico che si trova in commercio al massimo è 65%P/P densita' 1,410 g/cm3 fumante ... mentre l'acido solforico è al 96 % P/P densita' 1,840 g/cm3

la loro miscelazione a queste concentraz ,richiede parecchie precauzioni (reazione fortemente esotermica con sviluppo di ossidi di azoto) ... , visto che comunque la miscela solfonitrica verrebbe diluita al 70% con acqua , sarebbe meglio calcolare il quantitativo di acqua necessario , metterlo in un becher ed aggiungere goccia a goccia sotto agitazione l' acido nitrico necessario, poi inserire il solforico cautamente, sempre goccia a goccia (te lo dico in quanto la miscela solfonitrica l'ho fatta piu' volte , ma di solito viene preparata a quelle concentrazioni per nitrazioni organiche , quindi senza poi diluirla in acqua ...
Se , in questo caso , si diluisce poi al 70% con acqua ,la cosa migliore sarebbe quella di prepararla gia' in acqua ( cosi' che la reazione sia il meno esotermico possibile) ... inoltre se posso dare consiglio , la regola generale sarebbe quella di mettere l'acido in acqua ,piuttosto che l'acqua in acido. Questa è una regola generale in chimica per evitare spruzzi di acido per elevato aumento di temperatura , in quanto l'acqua introdotta su un'acido a quella conc si stratifica in alto(per densita' piu' bassa) comincia a bollire e spruzza acido ed acqua da tutte le parti sono solo precauzioni e non polemiche , mi raccomando non prenderla male , ma se vai a leggere in ogni dove la regola è quella ... lo dico solo per maggior chiarezza in caso qualcuno dei lettori provi a farlo

Zag ,hai letto il mio mex sulla spiegazione della frase di ieri sera?

[tecnonick]

Per Mr.: fai una soluzione di acido solforico al 30%, fai una soluzione di acido nitrico al 30%, prendi 3 parti della soluzione solforica e ci versi dentro la quarta parte della nitrica, questa è la gradazione che ho usato io e non crea nessun problema di surriscaldamento, e l'ossido viene perfetto a tal punto che la resistenza è come dicevo di 1Mohm/cm (poi dipende anche dal tipo di grafite...). PER ZAGA: a mio parere, bisognerebbe studiare bene questo ossido, in quanto da veramente risultati eccezionali, e la tensione è di 1.25V, quindi nel caso fossero realizzate delle batterie potrebbero già rimpiazzare le ni-mh e ni-cd, già qui da me con la potenza che ho ottenuto e il bassissimo costo di realizzazione potrei dire addio alle ni-cd.

[Mr.Hyde]

ok tecno .. ricevuto

[tecnonick]

a c'è un piccolo problema: sapete che il koh purtroppo si mangia lo zinco fino a saturarsi, ottimo dal punto di vista della ricarica, in quanto è NECESSARIA la presenza dello zinco in koh, ma però la reazione continua fino al completo esaurimento dello zinco, a tal punto che fin quando c'è acqua si formerà idrogeno e ossido di zinco rendendo la batteria inutilizzabile, quindi ricordate di inserire una percentuale di TWEEN 20 e carbossimetilcellulosa in kho, in quanto il TWEEN 20 limita la corrosione, e la carbo la ostacola, questa ricetta non la annulla, ma la riduce del 90%, se trovate una soluzione migliore sarebbe gradito un messaggio.

altra cosa per zaga: non esiste elettrodo in grafite resistente, in quanto la struttura atomica della grafite è fatta come dei piccoli fogli uno sopra l'altro (vedi grafene), per tanto dal momento in cui viene utilizzata come elettrodo, viene necessariamente esfoliata, sia in soluzioni acide che basiche, quindi è da scartare l'utilizzo come elettrodo, amenochè non fai il modo di non arrivare mai alla completa dissoluzione dello zinco, in tal caso va benissimo, ma c'è un altro problema: immergendo un elettrodo di grafite zincato in acido o kho è probabile che se la grafite è a contatto con la soluzione lo zinco si scioglie poco a poco.

[experimentator]

Si Hyde , non ti preoccupare , avevo capito che davi i numeri .

Per Tecno , certo è un bel problema fare convivere lo zinco con alcune sostanze chimiche. da un lato lo zinco si ossiderebbe scaricando la batteria . D'altra parte se metti qualcosa che frena l'ossidazione , questo frena anche il passaggio degli elettroni.
Per quanto riguarda la grafite penso che hai ragione tu, si disgrega piano piano.
Avevo pensato di mettere una reticella di plastica tipo antizanzare attorno all'elettrodo di zinco in modo tale che alla ricarica lo zinco aderisce al supporto di plastica inerte.

[Mr.Hyde]

Si Hyde , non ti preoccupare , avevo capito che davi i numeri

haha zagami hai tirato fuori il tuo lato di spirito finalmenteee

ma c'è un altro problema: immergendo un elettrodo di grafite zincato in acido o kho è probabile che se la grafite è a contatto con la soluzione lo zinco si scioglie poco a poco.

ferma ragazzi , se aveste analizzato bene il mio progetto ( degli strati che ho fatto ) è gia' stato analizzato sia il carbone attivato ,sia la possibile convivenza della potassa(KOH) con lo zinco

difatti ancora oggi le batterie sono cariche .... lo zinco resta inattaccato a pH 7, ma anche a pH 13 !! assicurato sia dai miei libri sia praticamente ...potreste rivedere bene gli strati che ho fatto nel post 1#?
la lamina di zinco inoltre è protetta ..

[experimentator]

No non si vedono gli strati .
Secondo me nella batteria hai fatto pochi buchi per l'ingresso dell'aria.

[tecnonick]

attenzione: una lamina di zinco è un conto, zinco in polvere è un altro, prova con lo zinco in polvere e vedrai che l'indomani te lo trovi pieno di bolle di idrogeno, poi nel mio caso ancora peggio perchè ho quello nanometrico e non ti dico... la superficie è enorme...

devi tenere presente che la batteria deve durare carica non una settimana, ma 3 anni.... (come le migliori alkaline in commercio), e nell'ipotesi di batteria ricaricabile che sia almeno come le ni-mh, quindi 3 mesi.

[Mr.Hyde]

il disegno di progetto iniziale è dettagliato , basta cliccare sulla foto e ingrandirla ci sono vari strati di carta speciale non corrosiva in cui sono stratificati strati di polvere di zinco,KOH 6 o 8Molare (quasi gel), carbone attivo , lamina zinco ,carta speciale etc ... ho fatto anche uno spaccato della sezione ..ufff ..

si comunque hai ragione lo strato di fondo dovrebbe essere microforato , ma servirebbe comunque un catalizzatore per aumentare la velocita' di reaz

tecno il post ha quasi 2 mesi