Solární baterie je zařízení pro přeměnu sluneční energie na elektřinu. Vysoce výkonné solární panely, které si můžete koupit v Radio Shack a dalších obchodech, jsou vyrobeny ze speciálně upraveného křemíku a vyžadují obrovské továrny, vysoké teploty, speciální čištění a spoustu peněz.
Pokud chceme obětovat účinnost za schopnost vyrábět vlastní solární panely v kuchyni z materiálů z železářství, můžeme demonstrovat funkční solární panel přibližně za hodinu.
Náš solární panel je vyroben z oxidu mědi místo křemíku. Oxid měďnatý je jedním z prvních materiálů, ve kterém vědci objevili fotoelektrický efekt, při kterém světlo způsobuje tok materiálu v materiálu.
Myšlenky na to, jak vysvětlit fotoelektrický efekt, je to, co vedlo Alberta Einsteina k Nobelově ceně za fyziku ak teorii relativity.
Materiály
1. List mědi z železářství. To obvykle stojí asi 150 rublů. na 0,9 m2. Potřebujeme asi 45 m2.
2. Dva krokosvorky.
3. Citlivý mikrosametr, který dokáže měřit mezery mezi 10 a 50 mikroampéry. Radio Shack prodává malé multimetry s LCD monitory, ale můžete použít obvyklý.
4. Elektrická trouba. Mým kuchyňským sporákem je plyn, takže jsem si koupil malý elektrický sporák s jednou spirálou za asi 750 rublů. Malé hořáky o výkonu 700 W pravděpodobně nebudou fungovat - k tomu, aby hořák zčervenal, potřebujete alespoň 1100 wattů.
5. Plastová láhev s řezaným hrdlem. Použil jsem 2 litrovou láhev minerální vody.
6. Stolní sůl. Budeme potřebovat pár polévkových lžic.
7. Voda z kohoutku.
8. Brusný papír nebo vrták s takovou tryskou (abrazivní)
9. Plech.
Výroba.
Tady je hořák.
Nejprve musíte odříznout kus mědi, aby to byla velikost elektrického sporáku. Umyjte si ruce, abyste se vyhnuli mastným nebo jiným skvrnám. Také opláchněte měděnou vrstvu čisticím prostředkem, aby se odstranily mastnoty nebo jiné skvrny. K úplnému odstranění měděné fólie použijte brusný papír nebo brusný kartáček, abyste odstranili veškerou sulfidovou nebo jinou lehkou korozi.
Poté položte na dlaždici (elektrický) čistý měděný plech a zapněte jej na maximum.
Měď se začne zahřívat a oxidovat, na jejím povrchu uvidíte krásné červenooranžové skvrny.
Když se měď zahřeje ještě více, budou vícebarevné skvrny nahrazeny černým oxidem mědi.
Všechny barvy zmizí, když je spirála již červená.
Když hořák hoří, měděný plech bude potažen černým oxidem mědi. Nechte to vařit další půl hodiny, takže černý povlak bude tlustý. To je důležité, protože tlustý povlak se snadno odlupuje, zatímco tenký povlak zůstane přilnutý k mědi.
Po půl hodině vaření vypněte hořák. Nechte horkou měď na hořáku pomalu vychladnout. Pokud jej ochlazujete příliš rychle, film z černého oxidu se přilne k mědi.
Jak se měď ochladí, stahuje se. Černý oxid mědi se také smršťuje. Jsou však stlačovány různými rychlostmi, což způsobuje, že černý oxid mědi exfoliauje.
Velké kousky brzy spadnou, je zábavné sledovat))
Když se měď ochladí na pokojovou teplotu (to trvá asi 20 minut), většina filmu z černého oxidu zmizí. Snadné čištění rukama pod tekoucí vodou odstraní většinu malých kousků.NEPOKLÁDEJTE se na odlupování tvrdých skvrn a neohýbejte plech - můžete poškodit tenkou vrstvu oxidu měďnatého, ale prostě ji potřebujeme
Zbytek sestavy je velmi rychlý a snadný.
Druhý plech mědi ořízněte na první velikost (zahřátý) a opatrně ohněte obě části tak, aby se vešly do plastové láhve, aniž by se vzájemně dotýkaly.
Krokodýly připevněte na obě desky. Připojte drát z čisté mědi k plusu a drát z destičky s oxidem k minus.
Nyní promíchejte několik lžic soli do malé horké vody z kohoutku. Míchejte, dokud se veškerá sůl nerozpustí. Opatrně nalijte směs do láhve (kde jsou destičky), ponechejte asi 2,5 cm od okrajů destiček.
Na obrázku nahoře je hotová solární baterie IN SHADOW, ampérmetr ukazuje asi 6 miliampérů. Ale i ve tmě tato baterie dá několik miliampů)))
Tato fotografie ukazuje baterii ve světle a ampérmetr ukazuje 34 miliampérů, někdy může baterie dát 50 miliampérů, nebo dokonce více.
Jak to funguje?
Oxid mědi je polovodič. Je to prostřední vodič, kde může elektřina volně proudit, a izolátor, kde jsou elektrony silně vázány na své atomy a netečou volně.
V polovodiči je mezera nazývaná mezera mezi elektrony, které jsou silně vázány na atom, a elektrony, které jsou dále od atomu, které se mohou volně pohybovat a vést elektřinu.
Elektrony nemohou zůstat v zakázané zóně. Elektron může dát jen malou energii a pohybovat se od jádra atomu k pásmové mezeře. Elektron musí dostat dost energie, aby se mohl vzdálit od jádra, mimo zakázanou zónu.
Podobně ani elektron mimo pásmovou mezeru nemůže ztratit trochu energie a spadnout jen o kousek blíže k jádru. To by mělo ztratit dostatek energie k tomu, aby spadl kolem zakázané zóny do oblasti, kde mohou elektrony.
Když sluneční světlo zasáhne elektrony v oxidu mědi, některé z elektronů dostanou dostatek energie ze slunečního světla, aby skočily kolem zakázané zóny a uvolnily se k vedení elektřiny.
Volné elektrony se pohybují do slané vody, poté do čisté měděné desky, do drátu, přes ampérmetr a zpět k oxidované desce.
Jak se elektrony pohybují ampérmetrem, vidíme práci (ampéry). Když stín dopadne na sluneční baterii, elektrony se pohybují pomaleji a miliampéra je menší.
Poznámka o energii.
Baterie produkuje 50 miliampérů při 0,25 voltu.
To je 0,0000125 wattů (12,5 mikrowattů).
Nepokoušejte se rozsvítit žárovku))), abyste na osvětlení domu potřebovali akrů baterií. Náš model je experimentální a lze jej použít jako světelný senzor.
0,0000125 wattů (12,5 mikrowattů) pro baterii o velikosti 0,01 čtverečního metru, nebo 1,25 miliwattů na metr čtvereční. Pro osvětlení 100 W žárovky by to vyžadovalo 80 000 metrů čtverečních kysličníku měďnatého na slunci a 80 000 metrů čtverečních mědi za tmavou elektrodu. K ovládání 1 000 W pece byste potřebovali 800 000 metrů čtverečních oxidu měďnatého a dalších 800 000 metrů čtverečních čisté mědi nebo 1 600 000 metrů čtverečních dohromady. Pokud by měl být upevněn na střeše domu, každý dům by byl dlouhý 282 metrů a široký 282 metrů, přičemž by přijímal všechno, na co potřebují elektřinu, byl tam jeden sporák.
Na 1 600 000 čtverečních metrech je 17 222 256,7 čtverečních stop. Pokud krytina mědi stojí 5 USD za čtvereční stopu, cena mědi by stála pouze 86 110 283,50 USD. Tímto způsobem může jedna desetina tloušťky snížit na 8 611 028,35 $. Vzhledem k tomu, že nakupujete hromadně, můžete jej získat za polovinu nebo přibližně 4 300 000,00 USD.
Pokud jste použili křemíkové solární panely, které stojí 4 $ za watt, můžete spustit stejnou pec za 4 000,00 USD. Skupiny by však byly jen asi 10 metrů čtverečních.
Nebo asi za dolar můžete postavit solární pec z hliníkové fólie a kartonu. Za asi 20 $ si můžete postavit velmi pěkný leštěný hliníkový parabolický solární sporák.
Plochá solární baterie
Vyrobil jsem přenosnější verzi solárního panelu v ploché podobě.Použil jsem průhledný plastový kryt obalu CD jako okno a silikonové lepidlo (můžete použít běžný tmel), abyste části spojili a izolovali od sebe.
Nejprve vyrobíme oxid mědi, jako v první části, pájíme izolovaný měděný drát do rohu oxidové desky, bude to minus (záporný pól).
Pozitivní deska je kus ve tvaru U z čisté mědi, který je o něco větší než oxid (pochopíte, jak na obrázcích níže)))) pájíme drát do jeho rohu, tentokrát plus.
Nejprve přilepte měděnou desku U k plastovému oknu. Použijte hodně silikonového lepidla, takže slaná voda nebude vytékat. Ujistěte se, že pájený spoj je buď úplně pokryt lepidlem, nebo mimo U lepidlo, jak je vidět na fotografii (plně potažené lepidlem je lepší).
Níže uvedená fotografie ukazuje zadní stranu solárního panelu (strana, která není obrácena ke slunci).
Na obrázku níže je přední strana solárního panelu (strana, která bude směřovat ke slunci). Mějte na paměti, že silikonové lepidlo nepokrývá měď úplně, protože její část musí být v konečném důsledku v kontaktu se slanou vodou.
Lepíme desku z čisté mědi. Tato vrstva bude působit jako izolátor mezi čistou měděnou deskou a oxidovou deskou a měla by být dostatečně silná, aby ponechala malý prostor pro slanou vodu. Znovu, ne celá měď je potažena, takže tam bude hodně mědi ve styku s vodou.
Na tuto vrstvu jemně přilepte oxidovou desku. Musíte tlačit dostatečně tvrdě, abyste se ujistili, že lepidlo obklopuje všechny mezery, ale ne natolik, že se obě desky dotýkají.
Níže uvedená fotografie ukazuje zadní stranu solárního panelu (strana, která není obrácena ke slunci).
Na obrázku níže je přední strana solárního panelu (strana, která bude směřovat ke slunci). Všimněte si, že jsem přidal další lepidlo, abych vytvořil trubku nahoře, takže je jako nalití slané vody.
Na fotografii není vidět další lepení po obvodu, takže voda nemohla vytéct vůbec, ale musíte to udělat. Před dalším krokem nechte lepidlo zaschnout.
Poté přidejte slanou vodu velkým kapátkem. Naplňte baterii téměř na vrchol měděné desky, aby se voda téměř vysypala. Poté díru utěsněte kapkou lepidla a nechte lepidlo zaschnout nejméně půl hodiny.
Na fotografii nahoře vidíte plochý solární panel v akci za jasného slunečního svitu. Poskytuje asi 36 mikroampérů. Kolem okrajů desek můžete vidět také další vrstvu lepidla a vyplnění horní části potrubí.
Nakonec, na další fotografii, autorův stín. Uvědomte si, že ampérmetr nyní zobrazuje přibližně 4 mikroampéry, protože na něj nespadá sluneční paprsek.
Zdroj:
