Les batteries convertissent l'énergie chimique en énergie électrique, et il ne faut pas beaucoup de ressources pour en créer une - vous pouvez faire une batterie fonctionnelle avec un citron. Vous n'obtenez peut-être pas beaucoup d'énergie à partir d'un citron, mais le principe de la production d'électricité est le même que celui de la batterie d'une automobile. Il est facile d'apprendre ce principe lorsque vous pouvez fabriquer des piles simples à la maison en utilisant deux ingrédients improbables: le coca et le vinaigre.
Comment fonctionne une batterie
Une cellule électrochimique, qui est le type de batterie le plus simple, a trois composants: une anode, une cathode et un électrolyte. L'anode et la cathode sont deux types de métaux différents, dont l'un perd des électrons plus facilement que l'autre. Si les deux métaux se touchaient, les électrons circuleraient, mais trop lentement pour créer un courant significatif. Lorsque la cathode et l'anode sont immergées dans un électrolyte, qui est généralement un acide, les réactions chimiques créent des charges opposées sur elles, mais l'électrolyte empêche la charge de s'écouler. Ils peuvent couler si vous connectez la cathode et l'anode avec un fil, cependant. De plus, les réactions continues entre les métaux et l'électrolyte maintiennent la batterie "chargée".
Faire une batterie à coke
Vous pouvez utiliser n'importe quelle boisson gazeuse contenant de l'acide phosphorique pour fabriquer une cellule voltaïque, et le Coca en est un bon exemple (un régime ou une boisson régulière convient, seul l'acide compte). L'aluminium d'une canette de coca fait également une bonne cathode, qui est la borne négative. Utilisez des ciseaux pour couper une bande de la boîte et du papier de verre pour meuler la peinture. Vous avez besoin d'une bande de cuivre pour l'anode ou la borne positive - vous pouvez généralement la trouver en quincaillerie. Versez le Coca dans un verre, plongez les bandes et touchez les bandes avec les sondes d'un voltmètre. Vous devriez obtenir une lecture d'environ 3/4 volts.
Faire une pile au vinaigre
Le vinaigre fait également un bon électrolyte, car il contient de l'acide acétique. Vous pouvez utiliser du cuivre pour l'anode, mais le zinc fait une meilleure cathode que l'aluminium; si vous n'avez pas de bande de zinc, utilisez un clou galvanisé, qui est enduit de zinc. Vous devriez vous approcher d'un volt de cette cellule. Si vous souhaitez alimenter une LED, vous devez câbler deux de ces cellules en série pour doubler la tension. Pour ce faire, connectez l'ampoule aux fils connectés à l'anode d'une batterie et à la cathode de l'autre, et utilisez un troisième fil pour connecter l'autre paire d'électrodes l'une à l'autre.
Observation d'une cellule de vinaigre
Parce que le vinaigre est clair, vous pouvez observer des effets intéressants sur les électrodes dans une cellule de vinaigre. Si vous connectez deux de ces cellules en série et que vous les utilisez pour alimenter une LED, et que vous laissez la LED allumée toute la nuit, vous trouverez une couche de dépôts noirs sur l'électrode de zinc le matin. Cela est causé par les atomes de cuivre, qui se combinent avec les ions hydrogène dans l'électrolyte et s'accumulent à la surface du zinc. Vous devriez également voir des bulles d'hydrogène gazeux se former sur la bande de cuivre lorsque les ions hydrogène de l'acide se combinent avec des électrons pour former des atomes d'hydrogène, et les atomes s'apparient pour former des molécules d'hydrogène.