Batterien wandeln chemische Energie in elektrische Energie um, und es braucht nicht viel Ressourcen, um eine zu erzeugen – Sie können eine funktionierende Batterie mit einer Zitrone herstellen. Eine Zitrone bekommt zwar nicht viel Strom, aber das Prinzip der Stromerzeugung ist das gleiche wie bei der Batterie in einem Auto. Dieses Prinzip ist leicht zu erlernen, wenn Sie zu Hause aus zwei unwahrscheinlichen Zutaten einfache Batterien herstellen können: Cola und Essig.
Wie eine Batterie funktioniert
Eine elektrochemische Zelle, der einfachste Batterietyp, besteht aus drei Komponenten: einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyten. Anode und Kathode sind zwei verschiedene Metallarten, von denen eine leichter Elektronen verliert als die andere. Wenn sich die beiden Metalle berühren würden, würden Elektronen fließen, aber zu langsam, um einen signifikanten Strom zu erzeugen. Wenn Kathode und Anode in einen Elektrolyten eingetaucht werden, der normalerweise eine Säure ist, erzeugen chemische Reaktionen entgegengesetzte Ladungen, aber der Elektrolyt verhindert das Fließen der Ladung. Sie können jedoch fließen, wenn Sie Kathode und Anode mit einem Draht verbinden. Darüber hinaus halten laufende Reaktionen zwischen den Metallen und dem Elektrolyten die Batterie "aufgeladen".
Herstellung einer Cola-Batterie
Sie können jedes Erfrischungsgetränk verwenden, das Phosphorsäure enthält, um eine Voltaic-Zelle herzustellen, und Cola ist ein gutes Beispiel (Diät oder normales Getränk ist in Ordnung, nur die Säure zählt). Das Aluminium aus einer Cola-Dose macht auch eine gute Kathode, den Minuspol. Schneide mit einer Schere einen Streifen aus der Dose und Sandpapier, um die Farbe abzuschleifen. Sie benötigen einen Kupferstreifen für die Anode oder den Pluspol - diesen finden Sie normalerweise im Baumarkt. Gießen Sie die Cola in ein Glas, tauchen Sie die Streifen ein und berühren Sie die Streifen mit den Sonden eines Voltmeters. Sie sollten eine Anzeige von etwa 3/4 Volt erhalten.
Eine Essigbatterie herstellen
Essig ist auch ein guter Elektrolyt, da er Essigsäure enthält. Sie können Kupfer für die Anode verwenden, aber Zink ist eine bessere Kathode als Aluminium; Wenn Sie kein Zinkband haben, verwenden Sie einen verzinkten Nagel, der mit Zink beschichtet ist. Sie sollten sich von dieser Zelle einem Volt nähern. Wenn Sie eine LED mit Strom versorgen möchten, müssen Sie zwei dieser Zellen in Reihe schalten, um die Spannung zu verdoppeln. Verbinden Sie dazu die Glühbirne mit Leitungen, die mit der Anode einer Batterie und der Kathode der anderen verbunden sind, und verwenden Sie einen dritten Draht, um das andere Elektrodenpaar miteinander zu verbinden.
Eine Essigzelle beobachten
Da Essig klar ist, können Sie in einer Essigzelle interessante Effekte an den Elektroden beobachten. Wenn Sie zwei dieser Zellen in Reihe schalten und damit eine LED betreiben, und Sie die LED die ganze Nacht eingeschaltet lassen, finden Sie morgens eine Schicht schwarzer Ablagerungen auf der Zinkelektrode. Ursache dafür sind Kupferatome, die sich im Elektrolyten mit Wasserstoffionen verbinden und sich auf der Zinkoberfläche ansammeln. Sie sollten auch sehen, wie sich Wasserstoffgasblasen auf dem Kupferstreifen bilden, wenn sich Wasserstoffionen aus der Säure mit Elektronen verbinden, um Wasserstoffatome zu bilden, und die Atome paaren sich, um Wasserstoffmoleküle zu bilden.