Batterijen zetten chemische energie om in elektrische energie, en er zijn niet veel middelen voor nodig om er een te maken - je kunt een werkende batterij maken met een citroen. Je krijgt misschien niet veel stroom van een citroen, maar het principe van elektriciteitsopwekking is hetzelfde als dat voor de batterij in een auto. Het is gemakkelijk om dit principe te leren kennen als je thuis eenvoudige batterijen kunt maken met twee onwaarschijnlijke ingrediënten: cola en azijn.
Hoe een batterij werkt
Een elektrochemische cel, het eenvoudigste type batterij, heeft drie componenten: een anode, een kathode en een elektrolyt. De anode en kathode zijn twee verschillende soorten metaal, waarvan de ene gemakkelijker elektronen verliest dan de andere. Als de twee metalen elkaar zouden raken, zouden elektronen stromen, maar te langzaam om een significante stroom te creëren. Wanneer de kathode en anode worden ondergedompeld in een elektrolyt, dat meestal een zuur is, creëren chemische reacties tegengestelde ladingen op hen, maar de elektrolyt verhindert dat de lading kan stromen. Ze kunnen echter stromen als je de kathode en anode met een draad verbindt. Bovendien houden voortdurende reacties tussen de metalen en elektrolyt de batterij "opgeladen".
Een colabatterij maken
Je kunt elke frisdrank die fosforzuur bevat gebruiken om een voltaïsche cel te maken, en cola is een goed voorbeeld (dieet of normaal is prima, het is alleen het zuur dat telt). Het aluminium uit een colablikje is ook een goede kathode, de minpool. Gebruik een snipper om een strook uit het blik te snijden en schuurpapier om de verf weg te slijpen. Je hebt een strip koper nodig voor de anode, of positieve pool - deze kun je meestal vinden in de ijzerhandel. Giet de cola in een glas, dompel de strips onder en raak de strips aan met de sondes van een voltmeter. U zou een waarde van ongeveer 3/4 volt moeten krijgen.
Een azijnbatterij maken
Azijn is ook een goede elektrolyt, omdat het azijnzuur bevat. Je kunt koper gebruiken voor de anode, maar zink is een betere kathode dan aluminium; als je geen zinken strip hebt, gebruik dan een gegalvaniseerde spijker, die is bedekt met zink. Je zou in de buurt van een volt van deze cel moeten komen. Als je een LED wilt voeden, moet je twee van deze cellen in serie schakelen om de spanning te verdubbelen. Om dit te doen, sluit u de lamp aan op draden die zijn aangesloten op de anode van de ene batterij en de kathode van de andere, en gebruikt u een derde draad om het andere paar elektroden met elkaar te verbinden.
Een azijncel observeren
Omdat azijn helder is, kun je in een azijncel interessante effecten op de elektroden waarnemen. Als je twee van deze cellen in serie aansluit en ze gebruikt om een LED van stroom te voorzien, en je laat de LED de hele nacht aan, dan vind je 's ochtends een laag zwarte aanslag op de zinkelektrode. Dat wordt veroorzaakt door koperatomen, die zich combineren met waterstofionen in de elektrolyt en zich verzamelen op het zinkoppervlak. Je zou ook bubbels van waterstofgas op de koperen strip moeten zien ontstaan als waterstofionen van het zuur zich combineren met elektronen om waterstofatomen te vormen, en de atomen paren om waterstofmoleculen te vormen.