Cella a combustibile fatta in casa

[tecnonick]

idea un po' azzardata... Metti il catodo preparato con trielina diluisci il tutto in acqua distillata e metti tutto nel forno a microonde fino alla completa evaporazione... L'acqua per evaporare raggiunge i 100c... Ecco che però la cottura avviene in tutte le parti omogeneamente e non solo esternamente come in un forno normale... Attento che non si generino scintille o ti ritrovi un forno rotto quindi niente contenitori metallici.

Questo non è fattibile, ti spiego perchè: il catodo è conduttore di elettricità, l'acqua ha resistenza superiore al catodo e per tanto le microonde andrebbero a scaricarsi sul carbone fondendolo all'istante, scarichi un kilowatt di microonde su un cilindretto di 6mm! Inoltre la trielina non è solubile in acqua.....

Ho costruito una microcella che sta lavorando a 10mW, la tensione non cala, ho 1,26 volt su una resistenza da 1k, voglio vedere domani mattina se eroga ancora tensione.

[firstlele77]

non penso proprio che si fonda il carbone il microonde lavora sulla risonanza con l'acqua e per quanto riguarda la trielina una buona mescolata risolve il problema. Per quanto riguarda la gelificazione dovrebbe asciugare se lavori con cella aperta e nel caso in cui l'ossigeno viene preso dall'elettrolita e non fornito dal carbonio. In quest'ultimo caso si dovrebbe formare idrogeno.

[tecnonick]

buongiorno first, allora: il discorso microonde, per tagliare la testa al toro oggi provo e vediamo se si brucia o meno.... riguardo la microcella l'ho isolata tutta con nastro in teflon, non era a contatto con l'aria esterna, ed ecco i dati di oggi:

ieri l'erogazione era 15,8mW non 10mW, 1,26/1000*1,26 = 15,876, oggi ho una tensione di 1,245, ha perso soltanto 25 millivolt, sta erogano 15,5mW, non ha perso neanche il 10%, il che significa che il cilindretto non si è bagnato, ho provato a mettere in serie una resistenza da 20 ohm e la potenza erogata è intorno ai 300mW/cm", funziona.

Detto ciò, praticamente ho realizzato una cella aria/zinco quasi a secco, perchè l'ho aperta e la carbossimetilcellulosa mi ha creato un gel solido, lo tocchi e sembra gomma, nonostante questo la cella riesce a tirare 300mW/cm", direi ottimo. Però con questo non abbiamo risolto il problema del catodo, perchè non abbiamo ancora scoperto come mai i loro catodi non si bagnano...

[tecnonick]

Ecco le foto della celletta, non fate caso all'estetica perchè non era la cosa che mi interessava, dovete solo vedere che è secca, lo zinco è gommoso, il separatore è gommoso, e l'elettroltia idem, è tutta di gomma, eppure tira 300mW/cm", ragazzi sapete cosa significa questo vero? CELLA ARIA/ZINCO A SECCO perfettamente funzionante e di una semplicità mostruosa! ora l'elettrolita è veramente di gomma, se lo rendessi un pò meno gommoso è probabile che avrò i famigerati 500mW senza neanche un catalizzatore, e non potrebbe smettere di funzionare perchè il carbone non può impregnarsi, forse è fatta!

[tecnonick]

Credevo che solidificando l'elettrolita sarebbe aumentata la sua resistenza, ma evidentemente con la carbossimetilcellulosa sodica questo non accade, adesso mi darò da fare per realizzare una cella con elettrodo in carbone attivo al 15-20% di polietilene, e in questo caso il polietilene avrà lo scopo soltanto di tenere amalgamato il carbone sul supporto(rete metallica, spirale o quel che sia...) in quanto abbiamo accertato che la solidità dell'elettrolita non permette l'assorbimento da parte del carbone, probabilmente si inumidisce leggermente(anche se a vista non pare nemmeno si sia inumidito), ma non crea accumuli di elettrolita, e questo permette di avere ossigeno in circolazione nei pori, il che si traduce in un perfetto funzionamento e in una facile sostituzione dello zinco quando esaurito in quanto anch'esso lo miscelo con carbo e diventa gommoso, quindi come se avessimo 3 strati a secco: carbone gommoso- elettrolita gommoso- zingo gommoso.

[firstlele77]

Tieni d'occhio la resistenza tra catodo e anodo se varia nel tempo di un'ora con tendenza ad aumentare la reazione non è stabile e va in blocco in poco tempo.

[firstlele77]

Questa la mia idea di cella teorica.

[tecnonick]

Niente da fare, le due celle che ho realizzato non tirano più di 10mW per cm", la combinazione del 20% di polietilene con 80% carbone attivo usando elettrolita gelificato non va bene, probabilmente non penetra minimamente nel carbone. A questo punto si dovrebbe provare a realizzare un elettrodo fatto soltanto di carbone attivo con all'interno una maglia in argento o nichel.

Qui le foto delle due celle realizzate con maglia nichelata, procedimento a pressione 50 chili/cm" e forno a 110° per mezzora, rispettivamente elettrodi in carbone e polietilene, elettrodi con impasto di zinco koh e carbo, cella finita avvolta nel teflon:

[firstlele77]

Piccolo errore di valutazione. Il carbone attivo conduce ma molto meno rispetto alla grafite per via della struttura interna. Oltre a questo ha un'alta tendenza ad assorbire acqua.

[tecnonick]

first non perdere la strada, tiro 400mW con carbone attivo, ed è quello comunemente utilizzato in questi catodi, proprio per il fatto che assorbe ed ha un area superficiale ampia, la grafite non tira niente, in passato ho fatto già delle prove.

Ti consiglio di leggere i datasheet sulla costruzione dei catodi, ti fai una cultura non da poco e riusciremo a far combaciare bene le idee.

Ricorda che l'acqua e sale per elettrolisi diventa candeggina dopo un pò.... dopodichè l'alluminio se lo mangia anche senza assorbire corrente.

[tecnonick]

Facciamo un passo alla volta, iniziamo a fare un catodo che funziona ed è stabile nel tempo, poi per migliorarlo con catalizzatori e tipologie di costruzione facciamo sempre a tempo... se vuoi ti mando un pò di materiale per fare dei test in modo che anche tu hai modo di vedere con i tuoi occhi quel che accade.

[Protone]

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[firstlele77]

Non rimane che provare la cottura al microonde. Però nell'immagine c'è anche una membrana fluoroacrilata che ha caratteristiche elevate di permeabilità all'ossigeno. Per le prove mi stò procurando i materiali necessari anche se ho già fatto qualche esperimento base con elettrodi al carbone e alluminio per verificare con i miei occhi cosa succedeva. Anche io avevo constatato che prima del termine dell'alluminio (nel mio caso) la resa calava man mano che il catodo assorbiva acqua. Le idee come al solito non mancano ma è il tempo per sperimentare che mi manca. Comunque in tutti i post il problema è bloccare la saturazione acquosa del catodo. La gelificazione risolve il problema ma cosa è cambiato dalla cella che tirava 300 mw a quella che ora ne tira 10 mw? Rimango dell'idea che il problema ora stia nella resistenza tra catodo e anodo in pratica non vi è più passaggio di corrente.

[tecnonick]

Non rimane che provare la cottura al microonde. Però nell'immagine c'è anche una membrana fluoroacrilata che ha caratteristiche elevate di permeabilità all'ossigeno. Per le prove mi stò procurando i materiali necessari anche se ho già fatto qualche esperimento base con elettrodi al carbone e alluminio per verificare con i miei occhi cosa succedeva. Anche io avevo constatato che prima del termine dell'alluminio (nel mio caso) la resa calava man mano che il catodo assorbiva acqua. Le idee come al solito non mancano ma è il tempo per sperimentare che mi manca. Comunque in tutti i post il problema è bloccare la saturazione acquosa del catodo. La gelificazione risolve il problema ma cosa è cambiato dalla cella che tirava 300 mw a quella che ora ne tira 10 mw? Rimango dell'idea che il problema ora stia nella resistenza tra catodo e anodo in pratica non vi è più passaggio di corrente.

Il problema che ipotizzo adesso è che la soluzione gelificata non penetra abbastanza il carbone perchè questo è impregnato al 20% con polietilene, a dimostrazione di questo il fatto che adesso le celle tirano 25mW, più passa il tempo e più aumenta la resa, questo è l'elettrolita gelificato che pian piano penetra dove riesce. Morale della favola: se usiamo elettrolita molto gelificato ci dovrebbe bastare del carbone attivo senza leganti, mentre se diminuiamo la gelificazione allora è necessario rendere idrorepellente il carbone, solo che per trovare le quantità corrette del gelificante e dell'idrorepellente bisogna fare una caterba di prove. Ad ogni modo mi sono accertato del fatto che l'elettrolita deve essere gelificato, nei datasheet che ho letto si parla dell'addizione della carbossimetilcellulosa al 1% max., fai conto che già al 5% ottieni un gel che è denso quasi come il silicone. Per tanto è probabile che riducendo il gelificante i due catodi che ho fatto lavorano bene, farò altre prove.

Ricorda che non devi usare acqua e sale, ma acqua e idrossido di potassio al 20-30%, lascia perdere l'alluminio perchè se non è addizionato di indio e stagno in lega si auto ossida e ti sballerebbe tutti i risultati, usa zinco che puoi reperire dalle pile zinco/carbone, è in lamina ma è maglio di niente(servirebbe in polvere).

[Protone]

Buon giorno a Tutti.
Mi sono iscritto solo oggi anche se è da tempo che seguo la vostra discussione. Complimenti vivissimi per la dedizione e tenacia con cui portate avanti il progetto.
Non sono un grande esperto di chimica ma mi state facendo appassionare tantissimo al vostro argomento. Mi viene da fare una considerazione: per evitare l'inzuppamento del carboncino lo si potrebbe placcare con qualcosa tipo rame, zinco, argento ecc...
Il problema mi sembra di aver capito è che l'acqua entra nel carbone, ma se si effettua una placcatura del carbone con un metallo, considerando che la placcatura avviene a livello atomico, si potrebbe placcare il carboncino fino a quando lo strato depositato sul carbone riesca ad essere abbastanza fitto da non poter dare spazio ad una molecola di acqua ma riesce a far uscire gli atomi di ossigeno.

non so se riesco a farmi capire ma in sintesi è come fare un filtro a livello molecolare, l'unica attenzione sarebbe quella di capire la quantità di metallo da inviare al carboncino ma essendo un lavoro di idrolisi non c'è bisogno di pressioni e temperature pericolose.

[tecnonick]

Ciao protone e benvenuto tra noi, quello che proponi è molto corretto da una parte, infatti in un brevetto dove ottengono rese veramente altissimeme parlano di inserimento di molecole metalliche sotto forma di chelati, ma però la cosa è vermanete complicata, e comunque anche placando i pori, si saturerebbero di elettrolita.

Cerchiamo di capire qual'è la funzione del teflon:

in primo luogo serve a tenere insieme il carbone attivo in polvere che altrimenti si sgretolerebbe, e poi permette appunto il passaggio dell'ossigeno atmosferico all'interno dell'elettrolita formando dei perossidi. Questa reazione avviene sia sul carbone che sul catalizzatore, infatti già di per se il carbone attivo ha delle proprietà di catalizzatore. Però per far fluire l'ossigeno e quindi far avvenire la reazione è necessario che il teflon metta in comunicazione l'aria, il carbone e l'elettrolita, per tanto lo strato che si attacca al carbone deve essere ben saldo e continuo fino all'aria esterna. Se questo strato non è ben saldo accade che l'elettrolita per effetto capillare si posiziona tra teflon e carbone impedendo la reazione, quindi si tratta soltanto di trovare il sistema adatto per far aderire bene il teflon o altro idrorepellente al carbone, per fare ciò usano pressare a caldo il tutto, ma nonostante questo se l'elettrolita non è gelificato a lungo andare riesce a interporsi tra carbone e teflon disattivando il catodo in modo irreparabile.

Ora, a prescindere da questo, sarebbe ancor meglio trovare una soluzione per evitare del tutto l'idrorepellente, o magari utilizzarlo, ma giusto come supporto e separatore tra aria esterna e catodo(infatti se cosi non fosse l'elettrolita inevitabilmente seccherebbe per via dell'evaporazione dell'acqua contenuta). Ora come supporto basta utilizarne il 15% in peso mescolato al carbone, pressato e fuso a caldo, come isolante basterebbe semplicemente che la pila finita fosse racchiusa in un contenitore in teflon, che non deve necessariamente essere un nastro, basta che sia sigillato, e lascerebbe passare soltanto ossigeno.

[firstlele77]

Ciao Protone come già detto da tecnonick la cosa è migliorativa per quanto riguarda le rese ma non elimina il problema dell'idratazione del catodo. Una cosa che mi ha colpito in molti catodi ad aria è il loro spessore alcuni non superano il mm. Se usassimo la tecnica di waferizzazione? L'idea consisterebbe nel taglio dell'elettrodo in sottili strati e nella riunione con un solvente interponendo un film conduttivo di diversa densità. Però può essere praticato anche formando su film conduttivo lo strato di carbone attivo e sovrapponendo più risultati.

[firstlele77]

Una sostanza inorganica viene definita idrofila in quanto il comportamento degli atomi di ossigeno presenti sulla sua superficie cristallina (carbonati, silicati ed ossidi vari) ha un comportamento polare (in quanto ricca di atomi di ossigeno con carica eletrica negativa O^-).
Se consideriamo che la molecola d'acqua possiede 2 atomi di idrogeno negativi (H^-) possiamo comprendere come, una volta in contatto con la superficie cristallina con carica negativa, la molecola d'acqua ne venga attratta.

Quando invece la superficie cristallina viene ricoperta da una macromolecola caratterizzata da gruppi CH₃ non polari non sussiste attrazione polare e l'acqua "scivola" sulla superficie senza bagnarla.

Tutto ciò a completamento di quanto detto precedentemente.

[tecnonick]

ottimo first, ottimo interveto. E sopratutto ottima l'idea di waferizzazione, però resta sempre il fatto che devi realizzare il wafer di carbone attivo, idee di come potremmo farlo?

[firstlele77]

Da internet ho trovato questa chicca: La Chemical Vapor Deposition (CVD) è una tecnica largamente utilizzata per depositare
rivestimenti uniformi su superfici ampie. Lau et al.[23] hanno riportato la deposizione di
un film di nanotubi di carbonio allineati verticalmente (Fig.7), via plasma enhanced
CVD. Per indurre il comportamento SIFO i nanotubi sono stati ricoperti con
politetrafluoroetilene (PTFE) con un secondo processo CVD. L'angolo di contatto
raggiunto è di 170° con un'isteresi di 10°.

[firstlele77]

per waferizzare si deve prima identificare un supporto adeguato da interporre... qualche idea?

[tecnonick]

si si la conosco, ma qui ci complichiamo la vita non poco, serve alto vuoto, criologi in grafite, campane di vetro, è un macello..... mantre proviamo a vedere se riusciamo a fare una deposizione mediante elettroforesi? tempo fà chiedovo un tensioattivo nel quale tenere in sospensione il carbone per fare ciò, ovvero triton x-100, con questo sistema dovremmo riuscire a realizzare catodi in carbone meglio strutturati, e probabilmente in seguito si potrebbero metallizzare con sistema galvanico (potremo nichelare il disegno di una rete diretamente sul catodo). Domani ritiro del cetomacrogol, un tensioattivo simile al triton, spero di riuscire a fare elettroforesi.

Mentre noi si chiacchera la cella aumenta la sua potenza, sono a 50mW/cm", come puoi notare i nostri ragionamenti sono corretti.

[firstlele77]

Mi sono dimenticato di allegare l'immagine

[tecnonick]

si, stessa cosa di quando metti una goccia d'acqua sul nero fumo o sul teflon

[firstlele77]

Come supporto si potrebbe usare carta conduttiva su cui far depositare una miscela di carbone attivo e policarbonato spesso qualche decimo di mm. Poi infornare il tutto a 70° o anche meno per non bruciare tutto. Infine ritagliare nella dimensione voluta e sovrapporre gli strati. Reinfornare il tutto per ottenere un pezzo unico. Il tutto naturalmente deve essere pressato adeguatamente. Proverei a fare la stessa cosa anche al microonde...

[tecnonick]

Bene, allora non ci resta che sperare di riuscire a fare elettroforesi, se dovesse funzionare perlomeno abbiamo un sistema per controllare in modo preciso le quantità depositate dei singoli componenti. Ascolta, se provi anche te a reperire del triton-x100 sarebbe l'ideale, perchè pare sia l'unico tensioattivo in grado di tenere in sospensione il carbone e il teflon per elettroforesi, io l'ho trovato, ma sinceramente non mi va di spendere 70 euro + iva per 250 grammi..... la soluzione deve essere al 3-4%, quindi quando ne avrei 10 grammi bastano e avanzano per fare una prova.

[tecnonick]

Dimenticavo, non scordiamo che questo catodo che realizzeremo potrà essere utilizzato anche per celle a combustibile tipo aria-etanolo, basta mettere il carbone su un supporto di titanio e usare acido solforico al posto del KOH.

[firstlele77]

• polietilenglicole p-(1,1,3,3-tetrametilbutil)feniletere
• ottilfenolo etossilato
• 4-ottilfenolo polietossilato
• poliossietilene ottilfenil etere
• t-ottilfenossipolietossietanolo
• Mono 30
• TX-100
• Octoxynol-9

Sembrerebbero tutti equivalenti

[firstlele77]

Oltre a triton-x100 dovrebbe essere possibile usare acido dodecil benzene sulfonico (DBSA) (alias ACIDO SOLFONICO), poli vinil pirrolidone (PVP) entrambi sono stabilizzanti

[tecnonick]

si ricordo che il mono 30 poteva essere utilizzato, gli altri non li conosco, il cetomacrogol lo ritiro sabato non domani, inizio con quello, al limite se mi da problemi vediamo di provare con altri, te riesci a reperirne qualcuno?