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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Accumulatori

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Accumulatore Piombo - Zinco
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kekko.alchemi

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Inviato il: 26/12/2010,03:00

Salve a tutti, durante queste feste Natalizie finalmente ho un po' di tempo libero per dedicarmi ai miei esperimenti!
Da tempo in "cantiere" avevo un idea, quella di far risorgere la pila Piombo - Zinco, una pila che è una via di mezzo fra una pila Acida e una pila Alcalina.
Infatti essa è costituita da un elettrolita saturo di Solfato di Zinco leggermente acidulato con acido solforico.

E' semplice e disarmante, basta prendere una barretta di zinco e una di piombo, immergerle nell'elettrolita e cominciare i processi di carica e scarica (senza inversioni).

Per realizzare la pila ho utilizzato degli elettrodi di zinco e piombo da 4x3 cm, e vi ho saldato due fili. Il piombo rappresenta il polo positivo della nostra pila, mentre lo zinco rappresenta il polo negativo. La fem è elevatissima, a riposo si stabilizza a 2,37V.

La chimica sulla piastra positiva al piombo è identica alla chimica degli accumulatori al piombo, dove si forma quindi PbO. Nella piastra negativa di zinco invece si dovrebbe depositare zinco metallico. A fine carica però succede che l'elettrolita contiene una piccola percentuale di acido solforico perchè è stato privato dello zinco metallico che è ora presente sull'elettrodo negativo. Questo porterebbe ad una lenta autoscarica della cella, perchè lo zinco depositato tornerebbe in soluzione a causa della corrosione dell'acido solforico.
Per ovviare a ciò si aggiunge nell'elettrolita una piccola percentuale di Solfato di Ammonio, infatti la piastra smette di frizzare e la cella sarà ora in grado di conservare la sua carica.

Alla prima ricarica dopo circa 3 minuti di amperaggio costante a 200 mA, la tensione è salita a 2,94V e le piastre sono andate in elettrolisi, così ho spento il caricatore e ho collegato sulla cella una lampadina da torcia da 2,4V 0,75A, e come per magia si è accesa alla grande!
E' stata proprio una soddisfazione vedere la lampadina restare accesa per circa 10 secondi!! faccine/w00t.gif

Fin'ora questa è la migliore chimica di accumulatori che abbia mai provato, ed ha moltissimi vantaggi:

- Elevata fem 2,37V a riposo, senza solfato di ammonio si può arrivare a che a 2,50V.
- Robustezza delle piastre.
- Non contiene acido solforico (ulteriore allungamento della vita delle piastre).
- Facile da costruire.
- Non ha bisogno di separatori.
- Bassissima resistenza interna.
- Raggiunge con 200 ore di formazione la stessa capacità di una plantè piombo-piombo dopo 4000 ore.
- Ha una densità energetica (rapporto peso/potenza) di 5 volte superiore alle celle plantè piombo-piombo con lo stesso spessore delle piastre.

Svantaggi:

- E' da indagare cosa succederà alla piastra di Zinco quando la capacità della cella sarà aumenta e l'acido libero nell'elettrolita a fine carica sarà più elevato.

L'ultimo punto dei vantaggi la rende davvero interessante per l'autotrazione.
Ora vi metto un po' di foto della realizzazione, poi dopo posterò quanto scritto dallo scienziato che nel 1884 costruì questa meravigliosa cella!

ForumEA/us/img600/2792/img2187v.jpg





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L'universo è dominato dagli estremi, l'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo.
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by kekko

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 26/12/2010,03:19

In questa foto vedete la torcia accesa, nel pieno della sua luce, da quelle minuscole piastrine 3 X 4 cm (non ancora ciclate).
ForumEA/us/img218/1997/img2188p.jpg


Questa è la piastra di Piombo positiva a fine carica.
ForumEA/us/img218/6051/img2189v.jpg


E questa invece la piastra di Zinco negativa sempre a fine carica.
ForumEA/us/img638/3789/img2190o.jpg


Qui vedete le due piastrine che ho utilizzato, quella di piombo a sinistra e quella di zinco a destra.
ForumEA/us/img638/2558/img2191i.jpg


Questa è la fem a riposo dopo circa un ora.
ForumEA/us/img638/3058/img2192g.jpg


Continua...


Tanti Auguri ancora a tutti quanti, kekko.



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kekko.alchemi

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Inviato il: 26/12/2010,14:42

Questi sono un po' di documenti che ho seguito per realizzare la mia cella Piombo - Zinco.

ForumEA/us/img574/2738/immagine1mn.jpgForumEA/us/img574/6633/immagine2h.jpgForumEA/us/img574/2359/immagine3i.jpg


Questo è il vantaggioso rapporto peso/potenza di 5 volte che vi dicevo:
ForumEA/us/img574/4199/immagine4q.jpg


Cosa ne pensate di questa chimica??




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NonSoloBolleDiAcqua

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Inviato il: 26/12/2010,17:05

Ma che spettacolo...vedo che non ti fermi più con gli esperiementi...meglio meglio...faccine/clap.gif



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Chi sa raccontare bene le bugie ha la verità in pugno (by PinoTux).
Un risultato se non è ripetibile non esiste (by qqcreafis).

 

Keyosz
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Inviato il: 28/12/2010,19:59

Bravo Kekko, prosegui con gli esperimenti che ti seguo con molta attenzione, e se invece di tirare in ballo lo zolfo (solfato di zinco / acido solforico) usassimo un altro elettrolita? fermo restando lo zinco metallico al negativo e PbO2 al positivo nello stato carico, la soda caustica è da escludere a priori perchè impedisce la formazione di ossidi sui metalli quindi autoscaricherebbe instantaneamente la piastra di piombo, resta bicarbonato e koh che io conosca, mi chiedo se l'elettrolita non fosse a base di acqua magari si scatenerebbe una reazione con tensione maggiore.

Nelle prove con la cella di daniel ho notato una deposizione caotica e spugnosa dello zinco in fase di ricarica da parte del solfato di zinco, fatto che portava la massa di zinco metallico ri-depositata molto fragile facendo staccare dei grappoli/palline di zinco spugnoso dalla piastra, hai forse notato lo stesso problema in questa versione con piombo al posto del rame sul positivo?

Credo che bisogna studiare bene il fenomeno della deposizione elettrolitica dello zinco metallico in fase ri ricarica sull'elettrodo negativo rendendolo meccanimcamente resistente o per lo meno studiando una geometrica che ne permetta sempre il contatto elettrico per deposizione a gravità se si vuole ottenere una lunga vita degli accumulatori contenenti zinco nelle materie attive.

Ciao e buona sperimentazione!

 

qqcreafis

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Inviato il: 28/12/2010,21:01

mi sembra lo stesso problema delle celle zinco argento, io l'avevo fatta con NaOH



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Allora Xyz è stato bravo! noi dobbiamo riconoscere che è stato molto bravo, bisogna dirlo !
In un mondo dove tutto SEMBRA uguale a tutto.
In un mondo dove chi abbruttisce la dignità dell’intelligenza umana si arroga meriti.
In un mondo in cui si dice che i giovani non hanno speranza perché “tanto non troveranno lavoro” perché tanto non “non avranno la pensione”.
Xyz è stato bravo! ha capito tutto, ha fatto un compito perfetto.
Xyz ci da una SPERANZA.
Xyz non ha seguito le falsità che ci circondano.
Xyz si è impegnato ed è riuscito nel suo intento.

 

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Inviato il: 29/12/2010,08:32

Pardon, il solfato di ammonio dove lo troviamo? faccine/biggrin.gif

Mi stavo documentanto un attimino sulla biblioteca internet, se non trovo solfato di ammonio posso procurarmi dell'ammoniaca (la più semplice reperibile, senza additivi come coloranti e profumi) e la verso in acido solforico (di quello diluito delle batterie) che dovrebbe "busciare" producendo idrogeno, calore e solfato di ammonio? è corretto?
Precauzioni per l'uso? (oltre a fare il tutto all'aperto e con le dovute protezioni per occhi e mani)

Qqcreafis, ma come riuscivi a far formare ossido di argento con NaOH che da prove empiriche mi pare antagonista alla formazione di ossidi metallici?

 

qqcreafis

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Inviato il: 29/12/2010,12:41

la soluzione di ammoniaca in realtà è ammonio idrato (che si decompone e fa vapori di ammoniaca)

2NH4OH*H2SO4=(NH4)2SO4+2H2O

quindi basta aggiungere un poco di ammoniaca (in soluzione) alla cella

il difficile è il dosaggio

forse basta prendere quella più concentrata che si riesce a trovare (ferramenta?)

e aggiungerne fino a che cessa la corrosione del Zn, sperando che non si diluisca troppo e ne venga troppo consumato di H2SO4

casomai va riaggiunto

la cella l'avevo fatta con una strisciolina di Zn un manico di un coltello argentato

e NaOH molto impuro fatto con una reazione di scambio

Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3+ 2NaOH

quindi poteva contenere residui ci idrossido di calcio o di carbonato di sodio

sotto carica si formava in un tempo brevissimo una crosta marrone chiaro sull'argento,
la scarica era intensa



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kekko.alchemi

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Inviato il: 30/12/2010,01:26

Si infatti io ho fatto così ho mischiato acido solforico con ammoniaca. Per essere sicuro di aver messo nelle giuste proporzioni i due reagenti ho utilizzato un indicatore la fenolftaleina, che ha un punto di viraggio a PH 7 e cioè quando i due reagenti si "neutralizzano" completamente per formare il sale. La fenolftaleina la si può trovare facilemente nei negozi di chimica, ha un colore viola intenso in PH al di sopra di 7, e diventa trasparente quando si raggiunge il PH 7.

Facendo cariche lente lo zinco si deposita in maniera abbastanza compatta, e non si stacca. E' una cella davvero eccezionale questa, ma ha un difetto molto brutto, l'autoscarica! Infatti come sospettavo quando la capacità aumenta, a fine carica si forma molto acido solforico che va a corrodere lo zinco riportandolo in soluzione e riscaricando la pila. La soluzione del solfato di ammonio, funziona ma solo in parte, come si può risolvere secondo voi?

PS: Ieri ho comprato 1 Kg di solfato di zinco puro a 9 euro!! Costava 12 ma mi ha fatto lo sconto di fine anno perchè ho acquistato anche 1 Kg di KOH... Ho tutto il necessario per costruire una Nikel - Ferro, a breve proverò anche quella chimica.

Buon anno a tutti!!



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Inviato il: 30/12/2010,08:51

Buon anno anche a tè Kekko e a tutti gli altri!
Poi mi farai sapere dove trovi il nichel che io ho abbandonato la ricerca in quanto era più facile trovare l'oro.....

Se fai l'elettrolita mischiando solfato di zinco e qualcosa di basico? tipo bicarbonato, KOH o NaOH? in modo tale che in fase di ricarica quando il solfato di zinco si deposita sul negativo l'acido solforico liberato reagisca con la base a formare qualche sale che forse in fase di scarica ritorna ad accoppiarsi con lo zinco riformando il solfato di zinco?

Oppure potresti provare ad usare esclusivamente una soluzione di KOH come elettrolita, come nelle celle nichel-ferro o zinco-rame, ricordi che nell'esperimento delle zinco-rame in fase di scarica lo zinco veniva consumato e formava un sale di zinco con il potassio (non ricordo la formula chimica, sorry) mentre l'ossido di rame (quello nero) si riduceva a rame, metti il caso che il PbO2 segua la stessa strada avremmo una cella che presenta piombo metallico e sali basici di zinco quando scarica oppure biossido di piombo e zinco metallico quando carica, boh da provare, tanto mi pare di capire che hai tutte le sostanze necessarei per tutte queste varianti, se hai altri pezzettini di zinco e piombo prova a mettere in pista alcune celle meccanicamente uguali ma con diverse varianti di elettrolita per vedere cosa succede.
Mi fai venire volgia di provare, per foruna ci sono alcuni giorni liberi in vista faccine/wink.gif

Mi devi proprio far sapere, anche tramite email, dove prendi il solfato di zinco, lo zinco, KOH e nichel che al momento sono le uniche sostanze che trovo con molte difficoltà e a prezzi esagerati, in realtà la zinco sono riuscito a trovarlo sotto forma di lamiere in lega con il titanio, mi pare venga chiamato rayzinc, la percentuale di titanio è bassa compresa tra 1 e 5%, spero che non influisca sulle celle elettrochimiche, ma nelle celle daniel, nella rame-zinco KOH hanno lavorato bene.

 

qqcreafis

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Inviato il: 30/12/2010,14:55

si potrebbe provare con Al(OH)3 ,

oppure semplicenente aggiungi sul fondo Al metallico, se tutto va bene, in fase di carica, neutralizza l'H2SO4 (forma anche idrogeno) e si forma Al2(SO4)3 in fase di scarica cede ioni SO4-- e si trasforma in gel di Al(OH)3 ed in fase di carica si ritrasforma in Al2(SO4)3

prova!

mal che vada non funziona

L' Al2(SO4)3 in acqua tende a decomporsi e quindi non dovrebbe rubare ioni so4-- allo Zn in fase di scarica e dovrebbe limitarne la concentrazione in fase di carica



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Inviato il: 30/12/2010,15:16

Grande qqcreafis, non ci avevo pensato all'alluminio! Ma se aggiungo direttamente idrossido di alluminio non è meglio? Perchè una volta provai a mettere l'alluminio in acido solforico diluito ma niente, non voleva saperne di reagire... Per ottenere l'idrossido di alluminio in quantità utilizzo l'acido cloridrico, metto cioè l'alluminio nell'acido cloridrico e una volta terminata la forte rezione esotermica, aggiungo poi idrossido di sodio (soda caustica), a questo punto la soluzione si riempie di "fiocchi di neve" che diventano poi una specie di gelatina sul fondo, l'idrossido di alluminio. E' corretto no?

...ora sono fuori, ma appena torno ci provo subito.



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Inviato il: 30/12/2010,17:25

si certo ottimo, temevo che quella via fosse troppo lunga e o cercato di accorciarla

l'alluminio tende a passivarsi con acidi concentrati, ma forse con quelli diluiti...


comunque se la "teoria" è vera non autoscarica fino a che c'è idrossido di allumino che tampona l'acido


GANCEETTOOOOOO COOSAAA NEE PEEENSIII ??????????????



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Inviato il: 6/1/2011,11:28

Gancetto stà ancora festeggiando faccine/biggrin.gif
Solfato di alluminio può servire? ne ho un chilo a far niente...
Kekko io avevo provato con una lamina di alluminio in acido per batterie, reagiva, lentamente, ma reagiva, dopo una settimana era tutto corroso in una forma cristallina a fiori bianchi, solfato di alluminio giusto?

 

qqcreafis

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Inviato il: 6/1/2011,11:58

giusto!



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