Lubisz ziemniaki? Nie jesteś sam. Ludzie na całym świecie uprawiają ziemniaki i zamieniają je na frytki, sałatkę ziemniaczaną, tłuczone ziemniaki i dziesiątki innych smacznych potraw. Czego oni nie wiedzą, a ty być może do tej pory nie wiedziałeś, że ziemniaki mogą być również źródłem energii. Izraelscy naukowcy odkryli, że energia ziemniaczana może oświetlić pokój przez 20 godzin, a nawet naładować telefon komórkowy.
Co? Jak to możliwe? Nikt nigdy nie doznał szoku z ziemniaka. Nie ma nawet biegunów ujemnych i dodatnich, więc jak to może być bateria? To właśnie soki zawarte w tym skrobiowym warzywie tworzą baterię ziemniaczaną. Są bogate w kwas fosforowy, zawierają wszelkiego rodzaju rozpuszczone sole oraz sód (Na+), potas (K+) i chlorek (Cl-) jony obfitują. Jony te czynią sok z ziemniaków elektrolitem, który jest płynem zdolnym do przewodzenia elektryczności. Wszystko, co musisz zrobić, to dodać parę elektrod. Jeśli dobierzemy elektrody wykonane z odpowiednich materiałów, jedna z nich (katoda) wytworzy wolne elektrony, a druga (anoda) je przyciągnie. Tworzy to różnicę ładunków, a po podłączeniu elektrod przewodem przewodzącym popłynie prąd.
Nie martw się. Prąd z baterii do ziemniaków nie wystarczy, aby cię skrzywdzić. Jeśli dotkniesz gołego drutu palcem, możesz poczuć lekkie mrowienie. Możesz zwiększyć napięcie, łącząc ze sobą kilka takich baterii do ziemniaków, a ostatecznie możesz wygenerować wystarczająco dużo, aby zapalić diodę LED, która będzie świecić, aż sok ziemniaczany się zużyje. To może zająć prawie dzień.
Jak zbudować baterię ziemniaczaną?
Prawdopodobnie znajdziesz wszystko, czego potrzebujesz, aby zrobić baterię do ziemniaków w domu. Jeśli nie, możesz znaleźć to, czego potrzebujesz w dowolnym sklepie ze sprzętem.
Rzeczy, których będziesz potrzebować
- Gwóźdź ocynkowany
- Gwóźdź miedziany LUB krótki odcinek drutu miedzianego o grubości 10 lub 12 LUB pensa
- Multimetr z przewodami z zaciskiem krokodylkowym
Ziemniaki są zwykle czyszczone zanim trafią do sklepu, ale często mają resztki brudu. Zetrzyj to wodą i osusz ziemniaka ręcznikiem. Eliminuje to możliwość, że zanieczyszczenia będą przeszkadzać w twoim projekcie nauki o ziemniakach. Jeśli masz dużego ziemniaka, możesz rozważyć przecięcie go na pół. Połowa ziemniaka działa tak samo dobrze, jak cały, i możesz położyć ją płasko na stole, aby się nie przewracał.
Wbij cynkowy gwóźdź w ziemniaka blisko jednego końca. Powinien wnikać mniej więcej do połowy w rdzeń. Włóż elektrodę miedzianą na tę samą głębokość, jak najbliżej przeciwległego końca ziemniaka, jak to możliwe. (Jeśli przeciąłeś ziemniaka na pół, umieść elektrodę i gwóźdź po przeciwnych stronach pionowej połowy.) Dwie elektrody nie powinny się stykać. W rzeczywistości im większa odległość między elektrodami, tym lepsza będzie praca baterii. Jeśli użyjesz pensa jako miedzianej elektrody, być może będziesz musiał zrobić małe nacięcie w skórce ziemniaka nożem, aby utworzyć na nią szczelinę.
Ustaw miernik tak, aby odczytywał wolty w zakresie 2 woltów. Podłącz przewód dodatni (czerwony) do elektrody miedzianej, która jest anodą, a przewód ujemny (czarny) do elektrody cynkowej, która jest katodą. Sprawdź licznik i voila! Zauważysz dodatni odczyt około 0,5 wolta.
Zwiększenie napięcia
Jeśli odłączysz przewody od miernika i podłączysz je do diody, prawdopodobnie się nie zapali. Dioda LED potrzebuje co najmniej 1,5 wolta i 10 miliamperów prądu, a bateria ziemniaczana dostarcza tylko około 0,5 wolta. Pamiętaj jednak, że możesz zwiększyć napięcie, łącząc akumulatory szeregowo. Prawdopodobnie można uzyskać wystarczające napięcie z trzech ziemniaków, aby zapalić diodę LED.
Przygotuj jeszcze dwie baterie do ziemniaków, a następnie połącz je ze sobą przewodami z zaciskami krokodylowymi. Podłącz jeden przewód jednego przewodu do anody na pierwszym ziemniaku, a drugi przewód do katody na drugim. Podłącz jeden przewód drugiego drutu do anody drugiego ziemniaka, a drugi przewód do katody trzeciego ziemniaka. To daje ci wolną katodę (na pierwszym ziemniaku) i wolną anodę (na trzecim ziemniaku). Podłącz miernik do tych elektrod, a odczyt powinien wynosić co najmniej 1,5 wolta. Teraz odłącz miernik i podłącz diodę LED, która powinna świecić słabo.
Możesz zwiększać napięcie, dodając więcej baterii, ale w rzeczywistości potrzebujesz więcej prądu, aby dioda LED świeciła jaśniej. Zwiększasz prąd, łącząc baterie równolegle.
Zwiększenie prądu
Aby skonstruować bank baterii, który dostarcza takie samo napięcie, ale podwaja prąd, potrzebujesz trzech dodatkowych baterii ziemniaczanych i sześciu dodatkowych przewodów połączeniowych. Podziel ziemniaki na trzy pary i każdą parę połącz równolegle, łącząc anody jednym przewodem, a ich katody drugim przewodem. Teraz połącz ze sobą trzy pary szeregowo, łącząc anodę jednej pary z katodą drugiej pary i anodę tej pary z katodą trzeciej. Podłącz przewody do katody pierwszej pary i anody trzeciej i dotknij przewodów do diody LED. Powinien palić się znacznie jaśniej.
Taka konfiguracja powinna zapewnić wystarczającą ilość energii elektrycznej do zasilania zegara cyfrowego. Jeśli nie, Twój bank baterii zegara do ziemniaków może potrzebować jeszcze jednej lub dwóch par ziemniaków.
Używanie Veggie Power do oświetlania świata
Wiele społeczności wiejskich na całym świecie jest zbyt daleko od sieci energetycznej, aby mieć prąd. Aby zapewnić światło dla tych społeczności, zespół kierowany przez Haima Rabinowicza z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie skonstruował urządzenie, które działa z plastrami ziemniaków. Zespół znalazł coś bardzo interesującego. Gotowanie ziemniaka przez osiem minut faktycznie zwiększa jego pojemność elektryczną. Gotowanie rozrywa błony komórkowe wewnątrz ziemniaków i wzmacnia elektrolity, udostępniając więcej jonów. Odkryli, że gotowanie zwiększa przepływ elektryczny dziesięciokrotnie, co jest znaczącą różnicą.
Używając jednego kawałka gotowanego ziemniaka, izraelski zespół badawczy skonstruował baterię, która zasilała diodę LED do 20 godzin. Kiedy dioda zgasła, po prostu włożyli świeży plaster gotowanego ziemniaka, aby uzyskać dodatkowe 20 godzin światła.
Ziemniaki nie są jedynymi owocami lub warzywami, które to potrafią. Cytryny, pomarańcze, jabłka, truskawki i banany mają soki elektrolityczne, a niektóre z nich – zwłaszcza cytryny – działają nawet lepiej niż ziemniaki. Problemy z większością owoców i warzyw są dwojakie: nie są tak twarde jak ziemniaki i przyciągają owady. Ziemniaki mają jeszcze jedną zaletę. Jako czwarta pod względem obfitości uprawa żywności na świecie, są one dostępne na całym świecie.
Rabinowich i jego zespół stworzyli zestaw baterii do ziemniaków, który zawiera wszystko, czego potrzebujesz do wytwarzania energii elektrycznej. Po prostu dodaj ziemniaki. Koszt energii elektrycznej wytworzonej w ten sposób wynosi około 9 USD za kilowatogodzinę. To korzystnie wypada w porównaniu z mocą baterii D-cell, która kosztuje około 84 USD za kilowatogodzinę.