Обичате ли картофи? Не си сам. Хората по целия свят отглеждат картофи и ги превръщат във пържени картофи, картофена салата, картофено пюре и десетки други вкусни ястия. Това, което те не знаят и което може би не сте знаели досега, е, че картофите също могат да бъдат източник на енергия. Израелски изследователи откриха, че енергията от картофи може да освети една стая за 20 часа или дори да зареди мобилен телефон.
Какво? Как е възможно това? Никой никога не е получавал шок от картофи. Той дори няма отрицателни и положителни клеми, така че как може да бъде батерия? Именно соковете в този скорбялен зеленчук правят картофена батерия. Те са богати на фосфорна киселина, съдържат всякакви разтворени соли и натрий (Na+), калий (K+) и хлорид (Cl-) йони изобилстват. Тези йони правят картофения сок електролит, който е течност, способна да провежда електричество. Всичко, което трябва да направите, е да добавите чифт електроди. Ако изберете електроди, направени от правилните материали, единият (катодът) ще произведе свободни електрони, а другият (анодът) ще ги привлече. Това създава разлика в заряда и когато свържете електродите с проводящ проводник, ще потече ток.
Не се притеснявайте. Токът от картофена батерия няма да е достатъчен, за да ви нарани. Ако докоснете голия проводник с пръст, може да почувствате леко изтръпване. Можете да увеличите напрежението, като свържете няколко от тези картофени батерии и в крайна сметка можете да генерирате достатъчно, за да светне светодиод, който ще остане светен, докато картофеният сок се изразходва. Това може да отнеме почти един ден.
Как да конструирам картофена батерия
Вероятно ще намерите всичко необходимо за направата на картофена батерия около къщата. Ако не, можете да намерите това, от което се нуждаете, във всеки магазин за хардуер.
Неща, от които ще се нуждаете
- Поцинкован поцинкован пирон
- Меден пирон ИЛИ къса дължина от 10 или 12 мерителна медна тел ИЛИ стотинка
- Мултиметър с алигатор-клип проводници
Картофите обикновено се почистват, преди да дойдат в магазина, но често имат остатъчна мръсотия. Изтрийте това с вода и изсушете картофа с кърпа. Това премахва възможността примесите да пречат на вашия научен проект за картофи. Ако имате голям картоф, може да помислите да го нарежете наполовина. Половин картоф работи както и цял и можете да го поставите на масата, за да не се търкаля.
Натиснете цинковия пирон в картофа близо до единия край. Той трябва да проникне на около половината от сърцевината. Поставете меден електрод на същата дълбочина възможно най-близо до противоположния край на картофа. (Ако сте разрязали картофа си наполовина, поставете електрода и нокътя от противоположните страни на изправената половина.) Двата електрода не трябва да се допират един до друг. Всъщност, колкото по-голямо е разстоянието между електродите, толкова по-добре ще работи батерията. Ако използвате стотинка като меден електрод, може да се наложи да направите малък разрез в картофената обвивка с нож, за да създадете слот за него.
Настройте уреда да отчита волта в диапазона от 2 волта. Свържете положителния (червен) проводник към меден електрод, който е анодът, а отрицателния (черен) проводник към цинковия електрод, който е катодът. Проверете глюкомера и voilà! Ще забележите положително отчитане от около 0,5 волта.
Увеличаване на напрежението
Ако изключите проводниците от глюкомера и ги свържете към светодиод, той вероятно няма да светне. Един светодиод се нуждае от най-малко 1,5 волта и 10 милиампера ток, а картофената батерия доставя само около 0,5 волта. Не забравяйте обаче, че можете да увеличите напрежението, като свързвате батерии последователно. Вероятно можете да получите достатъчно напрежение от три картофа, за да освети светодиод.
Пригответе още две картофени батерии и след това използвайте проводници с алигаторни скоби, за да ги свържете заедно. Прикрепете единия проводник на един проводник към анода на първия картоф, а другият проводник към катода на втория. Прикрепете единия проводник на втори проводник към анода на втория картоф, а другият проводник към катода на третия картоф. Това ви оставя безплатен катод (на първия картоф) и безплатен анод (на третия картоф). Свържете измервателния уред към тези електроди и трябва да получите отчитане от поне 1,5 волта. Сега изключете глюкомера и свържете светодиода и той трябва да свети слабо.
Можете да продължите да увеличавате напрежението, като добавяте повече батерии, но всъщност се нуждаете от повече ток, за да накарате LED да свети по-ярко. Увеличавате тока чрез паралелно свързване на батерии.
Увеличаване на тока
За да създадете банка от батерии, която захранва същото напрежение, но удвоява тока, ще ви трябват още три картофени батерии и още шест свързващи проводника. Разделете картофите на три двойки и свържете всяка двойка паралелно, като свържете анодите с един проводник и техните катоди с друг проводник. Сега свържете трите двойки заедно последователно, като свържете анод от една двойка към катода на втора двойка и анод от тази двойка към катод на третата. Свържете проводниците към катод от първата двойка и анод от третата и докоснете проводниците към светодиода. Би трябвало да гори много по-ярко.
Тази настройка трябва да осигури достатъчно електричество за захранване на цифров часовник. В противен случай банката ви с часовник за картофи може да се нуждае от още един или два чифта картофи.
Използване на Veggie Power за осветяване на света
Много селски общности по света са твърде далеч от електрическата мрежа, за да имат електричество. В опит да осигури светлина за тези общности, екип, ръководен от Хаим Рабинович от Еврейския университет в Йерусалим, конструира устройство, което работи с филийки картофи. Екипът намери нещо много интересно. Варенето на картоф за осем минути всъщност увеличава електрическия му капацитет. Кипенето разкъсва клетъчните мембрани в картофите и подобрява електролитите, като прави повече йони на разположение. Те открили, че кипенето увеличава електрическия поток с коефициент 10, което е значителна разлика.
Използвайки един парче варен картоф, израелският изследователски екип конструира батерия, която захранва светодиод за до 20 часа. Когато светодиодът изгасне, те просто поставят прясна филия варен картоф, за да получат допълнителни 20 часа светлина.
Картофите не са единствените плодове или зеленчуци, които могат да направят това. Лимоните, портокалите, ябълките, ягодите и бананите имат електролитни сокове и някои от тях - особено лимоните - работят дори по-добре от картофите. Проблемите с повечето плодове и зеленчуци са двойни: Те не са толкова твърди като картофите и привличат насекоми. Картофите имат още едно предимство. Като четвъртата най-богата хранителна култура в света, те се предлагат по целия свят.
Рабинович и неговият екип създадоха комплект картофени батерии, който се доставя с всичко необходимо за създаване на електричество. Просто добавете картофи. Цената на електроенергията, която генерирате по този начин, е около $ 9 на киловат час. Това се сравнява благоприятно с мощността от D-клетъчна батерия, която струва около 84 долара за киловат час.