La batería solar es un dispositivo para convertir la energía del sol en electricidad. Los paneles solares de alto rendimiento que puede comprar en Radio Shack y otras tiendas están hechos de silicio especialmente tratado y requieren grandes fábricas, altas temperaturas, limpieza especial y mucho dinero.
Si deseamos sacrificar la eficiencia por la capacidad de hacer nuestros propios paneles solares en la cocina a partir de materiales de una ferretería, podemos demostrar un panel solar en funcionamiento en aproximadamente una hora.
Nuestro panel solar está hecho de óxido de cobre en lugar de silicio. El óxido de cobre es uno de los primeros materiales en los que los científicos descubrieron el efecto fotoeléctrico, en el que la luz hace que la electricidad fluya en el material.
Los pensamientos sobre cómo explicar el efecto fotoeléctrico es lo que llevó a Albert Einstein al Premio Nobel de física y a la teoría de la relatividad.
Materiales
1. Una lámina de cobre de una ferretería. Por lo general, cuesta alrededor de 150 rublos. para 0.9 metros cuadrados. Necesitamos alrededor de 45 cm2.
2. Dos pinzas de cocodrilo.
3. Un microamperímetro sensible, que puede medir los espacios entre 10 y 50 microamperios. Radio Shack vende multímetros pequeños con monitores LCD, pero puede usar el habitual.
4. Horno electrico. Mi estufa de cocina es de gas, así que compré una pequeña estufa eléctrica con una espiral por alrededor de 750 rublos. Los quemadores pequeños de 700 vatios probablemente no funcionen, necesita al menos 1100 vatios para que el quemador se ponga rojo.
5. Botella de plástico con cuello cortado. Usé una botella de 2 litros de agua mineral.
6. Sal de mesa. Necesitaremos un par de cucharadas.
7. Agua del grifo.
8. Lijar o taladrar con una boquilla (abrasiva)
9. Chapa metálica.
Fabricación.
Aquí está el quemador.
Primero debe cortar un trozo de cobre para que sea del tamaño de una estufa eléctrica. Lávese las manos para evitar manchas de grasa u otras. Además, lave la lámina de cobre con el detergente para eliminar la grasa u otras manchas.Utilice papel de lija o un cepillo abrasivo para eliminar por completo las láminas de cobre para eliminar el sulfuro u otra corrosión leve.
Luego, coloque una hoja de cobre limpia en la baldosa (eléctrica) y enciéndala al máximo.
El cobre comenzará a calentarse y a oxidarse, verá hermosas manchas rojo anaranjado en su superficie.
Cuando el cobre se calienta aún más, las manchas multicolores serán reemplazadas por óxido de cobre negro.
Todos los colores desaparecen cuando la espiral ya es roja.
Cuando se quema el quemador, la lámina de cobre se recubrirá con óxido de cobre negro. Deja que se cocine durante media hora más, para que la capa negra sea gruesa. Esto es importante, ya que una capa gruesa se despegará fácilmente, mientras que una capa delgada permanecerá adherida al cobre.
Después de media hora de cocción, apague el quemador. Deje que el cobre caliente en el quemador se enfríe lentamente. Si lo enfría demasiado rápido, la película de óxido negro se adherirá al cobre.
A medida que el cobre se enfría, se contrae. El óxido de cobre negro también se contrae. Pero se comprimen a diferentes velocidades, lo que hace que el óxido de cobre negro se exfolie.
Pronto se caerán piezas grandes, es divertido ver))
Cuando el cobre se ha enfriado a temperatura ambiente (esto toma aproximadamente 20 minutos), la mayor parte de la película de óxido negro desaparecerá. La limpieza fácil con las manos debajo del agua corriente eliminará la mayoría de las piezas pequeñas.NO INTENTE despegar las manchas rebeldes y no doble la hoja; puede dañar una capa delgada de óxido de cobre, pero solo la necesitamos
El resto del ensamblaje es muy rápido y fácil.
Corte la segunda lámina de cobre al tamaño de la primera (calentada). Doble con cuidado ambas partes para que encajen en la botella de plástico sin tocarse entre sí.
Adjunte los cocodrilos a ambos platos. Conecte el cable de cobre puro al más, y el cable de la placa con óxido al menos.
Ahora mezcle un par de cucharadas de sal en un poco de agua caliente del grifo. Revuelva hasta que toda la sal se haya disuelto. Vierta suavemente la mezcla en la botella (donde están las placas), dejando aproximadamente 2,5 cm de los bordes de las placas.
En la foto de arriba, la batería solar terminada EN SOMBRA, el amperímetro muestra unos 6 miliamperios. Pero incluso en la oscuridad, esta batería dará varios miliamperios))
Esta foto muestra la batería a la luz, y el amperímetro muestra 34 miliamperios, a veces la batería puede dar 50 miliamperios, o incluso más.
Como funciona
El óxido de cobre es un semiconductor. Es un conductor intermedio, donde la electricidad puede fluir libremente, y un aislante, donde los electrones están fuertemente unidos a sus átomos y no fluyen libremente.
Hay una brecha en el semiconductor llamada brecha de banda entre los electrones que están fuertemente unidos al átomo y los electrones que están más lejos del átomo, que pueden moverse libremente y conducir electricidad.
Los electrones no pueden permanecer en la zona prohibida. Un electrón puede dar solo un poco de energía y moverse desde el núcleo del átomo al intervalo de banda. El electrón debe recibir suficiente energía para moverse más lejos del núcleo, fuera de la zona prohibida.
Del mismo modo, un electrón fuera del intervalo de banda no puede perder un poco de energía y caer solo un poco más cerca del núcleo. Esto debería perder suficiente energía para caer más allá de la zona prohibida en la región donde los electrones pueden hacerlo.
Cuando la luz solar golpea los electrones en el óxido de cobre, algunos de los electrones reciben suficiente energía de la luz solar para saltar más allá de la zona prohibida y liberarse para conducir la electricidad.
Los electrones libres se mueven al agua salada, luego a una placa de cobre limpia, a un cable, a través de un amperímetro y de regreso a la placa oxidada.
A medida que los electrones se mueven a través del amperímetro, vemos el trabajo (amperios). Cuando la sombra cae sobre la batería solar, los electrones se mueven más lentamente y el miliamperio es más pequeño.
Una nota sobre la energía.
La batería produce 50 miliamperios a 0.25 voltios.
Esto es 0.0000125 vatios (12.5 microvatios).
No intente encender la bombilla))) necesitaría acres de baterías para iluminar la casa. Nuestro modelo es experimental y puede usarse como sensor de luz.
0.0000125 vatios (12.5 microwatios) para una batería de 0.01 metros cuadrados, o 1.25 milivatios por metro cuadrado. Para iluminar una bombilla de 100 vatios, se necesitarían 80,000 metros cuadrados de óxido de cobre para el lado iluminado por el sol, y 80,000 metros cuadrados de cobre para el electrodo oscuro. Para controlar un horno de 1,000 vatios, necesitaría 800,000 metros cuadrados de óxido de cobre y otros 800,000 metros cuadrados de cobre común, o 1,600,000 metros cuadrados en total. Si se fijara en el techo de la casa, cada casa tendría 282 metros de largo y 282 metros de ancho, aceptando todo para lo que necesitaban electricidad, había una estufa.
En 1,600,000 metros cuadrados hay 17,222,256.7 pies cuadrados. Si la cobertura de cobre cuesta $ 5 por pie cuadrado, el cobre solo costaría $ 86,110,283.50. Al hacer esto, una décima parte del grosor puede bajarlo a $ 8,611,028.35. Como compra al por mayor, puede obtenerlo por la mitad de esto, o alrededor de $ 4,300,000.00.
Si usó paneles solares de silicio que cuestan $ 4 por vatio, podría ejecutar el mismo horno por $ 4,000.00. Pero los grupos solo tendrían unos 10 metros cuadrados.
O por alrededor de un dólar, puede construir un horno solar con papel de aluminio y cartón. Por alrededor de $ 20 puede construir una cocina solar parabólica de aluminio pulido muy agradable.
Batería solar plana
Hice una versión más portátil del panel solar en forma plana.Utilicé la cubierta de plástico transparente de la cubierta del CD como una ventana y pegamento de silicona (puede usar sellador regular) para unir las partes y aislarlas unas de otras.
Primero, hacemos el óxido de cobre, como en la primera parte. Soldamos un cable de cobre aislado a la esquina de la placa de óxido, esto será un signo negativo (polo negativo).
La placa positiva es una pieza de cobre puro en forma de U ligeramente más grande que el tamaño del óxido (comprenderá cómo en las imágenes a continuación))) soldamos un cable a su esquina, esta vez más.
Primero, pegue la placa de cobre U a la ventana de plástico. Use una gran cantidad de pegamento de silicona para que no se filtre agua salada. Asegúrese de que la junta de soldadura esté completamente cubierta con pegamento o fuera del pegamento en U, como se muestra en la foto (mejor recubierto con pegamento).
La foto a continuación muestra la parte posterior del panel solar (el lado que no mira al sol).
La foto a continuación muestra la parte frontal del panel solar (el lado que se enfrentará al sol). Tenga en cuenta que el pegamento de silicona no cubre completamente el cobre, ya que parte del cobre debe estar en contacto con el agua salada.
Pegamos un plato de cobre puro con pegamento. Esta capa actuará como un aislante entre la placa de cobre puro y la placa de óxido, y debe ser lo suficientemente gruesa como para dejar un pequeño espacio para el agua salada. Nuevamente, no todo el cobre está recubierto, por lo que habrá mucho cobre en contacto con el agua.
Pegue suavemente la placa de óxido sobre esta capa. Debes presionar lo suficiente para asegurarte de que el pegamento rodea los espacios, pero no tanto como para que las dos placas se toquen.
La foto a continuación muestra la parte posterior del panel solar (el lado que no mira al sol).
La foto a continuación muestra la parte frontal del panel solar (el lado que se enfrentará al sol). Tenga en cuenta que agregué pegamento adicional para formar una tubería en la parte superior para que sea como verter agua salada.
La foto no muestra pegamento adicional alrededor del perímetro, por lo que el agua no puede filtrarse en absoluto, pero debe hacerlo. Deje que el pegamento se seque antes de continuar con el siguiente paso.
Luego, use un gotero grande para agregar agua salada. Llene la batería casi hasta la parte superior de la placa de cobre para que el agua casi se derrame. Luego selle el orificio con una gota de pegamento y permita que el pegamento se seque durante al menos media hora.
En la foto de arriba puedes ver un panel solar plano en acción bajo la brillante luz del sol. Da alrededor de 36 microamperios. También puede ver una gota extra de pegamento alrededor de los bordes de las placas y el relleno de la parte superior de la tubería.
Finalmente, en otra foto, la sombra del autor. Tenga en cuenta que el amperímetro ahora muestra aproximadamente 4 microamperios, ya que no cae la luz del sol sobre él.
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