Kan du lide kartofler? Du er ikke alene. Mennesker over hele verden dyrker kartofler og omdanner dem til pommes frites, kartoffelsalat, kartoffelmos og snesevis af andre velsmagende retter. Hvad de ikke ved, og hvad du måske ikke vidste indtil nu, er at kartofler også kan være en energikilde. Israelske forskere har opdaget, at kartoffelenergi kan lyse et rum i 20 timer eller endda oplade en mobiltelefon.
Hvad? Hvordan er det muligt? Ingen har nogensinde fået et chok af en kartoffel. Det har ikke engang negative og positive terminaler, så hvordan kan det være et batteri? Det er saftene inde i denne stivelsesholdige grøntsag, der udgør et kartoffelbatteri. De er rige på fosforsyre, de indeholder alle slags opløste salte og natrium (Na+), kalium (K+) og chlorid (Cl-) ioner bugner. Disse ioner gør kartoffelsaft til en elektrolyt, som er en væske, der er i stand til at lede elektricitet. Alt hvad du skal gøre er at tilføje et par elektroder. Hvis du vælger elektroder lavet af de rigtige materialer, vil en af dem (katoden) producere frie elektroner, og den anden (anoden) vil tiltrække dem. Dette skaber en ladningsforskel, og når du forbinder elektroderne med en ledende ledning, strømmer strømmen.
Bare rolig. Strømmen fra et kartoffelbatteri er ikke nok til at skade dig. Hvis du rører ved den nøgne ledning med fingeren, kan du føle en let prikken. Du kan øge spændingen ved at koble flere af disse kartoffelbatterier sammen, og i sidste ende kan du generere nok til at tænde en LED, som forbliver tændt, indtil kartoffelsaften er brugt op. Det kunne tage næsten en dag.
Sådan konstrueres et kartoffelbatteri
Du finder sandsynligvis alt hvad du behøver for at lave et kartoffelbatteri rundt i huset. Hvis ikke, kan du finde det, du har brug for, i enhver hardware butik.
Ting, du har brug for
- Zinkgalvaniseret søm
- Kobberspiker ELLER kort længde på 10- eller 12-gauge kobbertråd ELLER en krone
- Multimeter med krokodilleklemmer
Kartofler rengøres normalt, inden de kommer til butikken, men de har ofte snavs. Skrub det af med vand og tør kartoflen af med et håndklæde. Dette fjerner muligheden for urenheder, der forstyrrer dit kartoffelforskningsprojekt. Hvis du har en stor kartoffel, kan du overveje at skære den i halvdelen. En halv kartoffel fungerer så godt som en hel, og du kan lægge den fladt på bordet, så den ikke ruller rundt.
Skub zinkspik ind i kartoflen nær den ene ende. Det skal trænge omkring halvvejs ind i kernen. Indsæt kobberelektroden i samme dybde så tæt på den modsatte ende af kartoflen som muligt. (Hvis du har skåret din kartoffel i halvdelen, skal du placere elektroden og sømmen på hver sin side af den lodrette halvdel.) De to elektroder skal ikke røre hinanden. Jo større afstanden mellem elektroderne er, desto bedre fungerer batteriet. Hvis du bruger en krone som din kobberelektrode, skal du muligvis lave et lille snit i kartoffelskindet med en kniv for at skabe et hul til det.
Indstil måleren til at aflæse volt i 2-voltsområdet. Forbind den positive (røde) ledning til kobberelektroden, som er anoden, og den negative (sorte) ledning til zinkelektroden, som er katoden. Tjek måleren, og voilà! Du vil bemærke en positiv aflæsning på ca. 0,5 volt.
Forøgelse af spændingen
Hvis du afbryder ledningerne fra måleren og slutter dem til en LED, lyser det sandsynligvis ikke. En LED har brug for mindst 1,5 volt og 10 milliampere strøm, og kartoffelbatteriet leverer kun ca. 0,5 volt. Husk dog, at du kan øge spændingen ved at tilslutte batterier i serie. Du kan sandsynligvis få nok spænding fra tre kartofler til at belyse en LED.
Forbered yderligere to kartoffelbatterier, og brug derefter ledninger med alligatorclips til at forbinde dem sammen. Fastgør den ene ledning af den ene ledning til anoden på den første kartoffel og den anden fører til katoden på den anden. Fastgør en ledning af en anden ledning til anoden på den anden kartoffel og den anden fører til katoden på den tredje kartoffel. Dette giver dig en fri katode (på den første kartoffel) og en fri anode (på den tredje kartoffel). Tilslut måleren til disse elektroder, og du skal få en aflæsning på mindst 1,5 volt. Frakobl nu måleren og tilslut LED'en, og den skal lyse svagt.
Du kan fortsætte med at øge spændingen ved at tilføje flere batterier, men du har faktisk brug for mere strøm for at få LED'en til at skinne lysere. Du øger strømmen ved at koble batterier parallelt.
Forøgelse af strømmen
For at konstruere en batteribank, der leverer den samme spænding, men fordobler strømmen, skal du bruge yderligere tre kartoffelbatterier og yderligere seks ledninger. Opdel kartoflerne i tre par, og forbind hvert par parallelt ved at forbinde anoder med en ledning og deres katoder med en anden ledning. Tråd nu de tre par sammen i serie ved at forbinde en anode af et par til katoden til et andet par og en anode for dette par til en katode af det tredje. Forbind ledninger til en katode i det første par og en anode til den tredje, og berør ledningerne til lysdioden. Det skal brænde meget lysere.
Denne opsætning skal give tilstrækkelig strøm til at drive et digitalt ur. Hvis ikke, har din kartoffelbatteri muligvis brug for et eller to par kartofler mere.
Brug af Veggie Power til at tænde verden
Mange landdistriktssamfund verden over er for langt fra et elnet til at have elektricitet. I et forsøg på at give lys til disse samfund konstruerede et team ledet af Haim Rabinowitch fra det hebraiske universitet i Jerusalem en enhed, der fungerer med skiver kartofler. Holdet fandt noget meget interessant. Kogning af en kartoffel i otte minutter øger faktisk sin elektriske kapacitet. Kogning brister cellemembranerne inde i kartoflerne og forbedrer elektrolytterne ved at gøre flere ioner tilgængelige. De fandt ud af, at kogning øger den elektriske strømning med en faktor på 10, hvilket er en signifikant forskel.
Ved hjælp af et enkelt stykke kogt kartoffel konstruerede det israelske forskerteam et batteri, der drev en LED i op til 20 timer. Da lysdioden slukkede, indsatte de simpelthen et nyt stykke kogt kartoffel for at få yderligere 20 timers lys.
Kartofler er ikke de eneste frugter eller grøntsager, der kan gøre dette. Citroner, appelsiner, æbler, jordbær og bananer har alle elektrolytiske juice, og nogle af disse - især citroner - fungerer endnu bedre end kartofler. Problemerne med de fleste frugter og grøntsager er dobbelt: De er ikke så hårde som kartofler, og de tiltrækker insekter. Kartofler har endnu en fordel. Som verdens fjerde mest rigelige fødevareafgrøde er de tilgængelige over hele verden.
Rabinowitch og hans team oprettede et kartoffelbatterisæt, der kommer med alt hvad du behøver for at skabe elektricitet. Du skal blot tilføje kartofler. Omkostningerne ved den elektricitet, du genererer på denne måde, er omkring $ 9 pr. Kilowattime. Det kan sammenlignes med strømmen fra et D-cellebatteri, der koster omkring $ 84 per kilowattime.