Solárna batéria je zariadenie na premenu slnečnej energie na elektrinu. Vysoko výkonné solárne panely, ktoré si môžete kúpiť v spoločnosti Radio Shack a ďalších obchodoch, sú vyrobené zo špeciálne upraveného kremíka a vyžadujú obrovské továrne, vysoké teploty, špeciálne čistenie a veľa peňazí.
Ak chceme obetovať účinnosť za schopnosť vyrábať vlastné solárne panely v kuchyni z materiálov z železiarstva, môžeme demonštrovať funkčný solárny panel približne za hodinu.
Náš solárny panel je vyrobený z oxidu medi namiesto kremíka. Oxid meďnatý je jedným z prvých materiálov, v ktorom vedci objavili fotoelektrický efekt, pri ktorom svetlo spôsobuje, že do materiálu prúdi elektrina.
Myšlienky o tom, ako vysvetliť fotoelektrický efekt, viedli Alberta Einsteina k Nobelovej cene za fyziku ak teórii relativity.
Materiálov.
1. Hárok medi zo železiarstva. To zvyčajne stojí asi 150 rubľov. na 0,9 štvorcových metrov. Potrebujeme asi 45 štvorcových cm.
2. Dva krokosvorky.
3. Citlivý mikrometer, ktorý dokáže zmerať medzery medzi 10 a 50 mikroampánkami. Rádio Shack predáva malé multimetre s LCD monitormi, ale môžete použiť ten obvyklý.
4. Elektrická rúra. Moja kuchynská pec je plynová, takže som si kúpil malý elektrický sporák s jednou špirálou za asi 750 rubľov. Malé 700-wattové horáky pravdepodobne nebudú fungovať - na to, aby horák zhasol, potrebujete najmenej 1100 wattov.
5. Plastová fľaša s rezaným hrdlom. Použil som 2-litrovú fľašu minerálnej vody.
6. Stolová soľ. Budeme potrebovať pár polievkových lyžíc.
7. Voda z kohútika.
8. Brúsny papier alebo vrták s takouto dýzou (brúsny)
9. Plech.
Spracovateľský priemysel.
Tu je horák.
Najprv musíte odrezať kúsok medi tak, aby to bola veľkosť elektrického sporáka. Umývajte si ruky, aby ste sa vyhli mastným alebo iným škvrnám. Medovú vrstvu tiež umyte saponátom, aby ste zmyli mastnotu alebo iné škvrny. Ochranný povlak z medi úplne odstráňte pomocou brúsneho papiera alebo brúsneho štetca, aby sa odstránil akýkoľvek sulfid alebo iná ľahká korózia.
Potom položte na dlaždicu (elektrický) čistý medený plech a zapnite ho na maximum.
Meď sa začne zahrievať a oxidovať, na jej povrchu uvidíte krásne červenooranžové škvrny.
Keď sa meď zahrieva ešte viac, viacfarebné škvrny sa nahradia čiernym oxidom medi.
Keď už je špirála červená, všetky farby zmiznú.
Keď horák horí, medená doska bude potiahnutá čiernym oxidom medi. Nechajte variť ďalšiu pol hodinu, takže čierny povlak bude hrubý. Je to dôležité, pretože hrubý povlak sa ľahko odlupuje, zatiaľ čo tenký povlak zostane priľnutý k medi.
Po pol hodine varenia vypnite horák. Na horáku nechajte horúcu meď pomaly vychladnúť. Ak ho príliš rýchlo ochladíte, film čierneho oxidu sa prilepí na meď.
Po ochladení medi sa stiahne. Čierny oxid medi sa tiež zmenšuje. Ale sú stlačené rôznymi rýchlosťami, čo spôsobuje, že čierny oxid medi exfoliuje.
Čoskoro padnú veľké kúsky, je zábavné pozerať sa))
Keď sa meď ochladí na izbovú teplotu (trvá to asi 20 minút), väčšina filmu čierneho oxidu zmizne. Ľahké čistenie rukami pod tečúcou vodou odstráni väčšinu malých kúskov.NEPOKÚŠAJTE sa odlupovať tvrdé škvrny a neohýbajte plachtu - môžete poškodiť tenkú vrstvu oxidu medi, ale my ju jednoducho potrebujeme
Zvyšok zostavy je veľmi rýchly a ľahký.
Odrežte druhú vrstvu medi na veľkosť prvej (zahrievaná) a opatrne ohnite obe časti tak, aby sa zmestili do plastovej fľaše bez toho, aby ste sa navzájom dotýkali.
Krokodíly pripevnite na obe platne. Pripojte drôt z čistej medi k plusu a drôt z platne oxidom k mínusu.
Teraz zmiešajte pár polievkových lyžíc soli do horúcej vodovodnej vody. Miešajte, kým sa všetka soľ nerozpustí. Opatrne nalejte zmes do fľaše (ak sú doštičky), ponechajte asi 2,5 cm od okrajov doštičiek.
Na obrázku vyššie je hotová solárna batéria V Tieni, ampérmeter ukazuje asi 6 miliampérov. Ale aj v tme táto batéria dá niekoľko miliampérov)))
Táto fotografia zobrazuje batériu vo svetle a ampérmeter zobrazuje 34 miliampérov, niekedy môže batéria poskytnúť 50 miliampérov alebo dokonca viac.
Ako to funguje?
Oxid meďnatý je polovodič. Je to prostredný vodič, kde môže elektrina voľne prúdiť, a izolátor, v ktorom sú elektróny pevne viazané na svoje atómy a netečú voľne.
V polovodiči je medzera nazývaná pásmová medzera medzi elektrónmi, ktoré sú silne viazané na atóm, a elektrónmi, ktoré sú ďalej od atómu, ktoré sa môžu voľne pohybovať a viesť elektrinu.
Elektróny nemôžu zostať v zakázanej zóne. Elektrón môže dať len malú energiu a presunúť sa od jadra atómu k pásmovej medzere. Elektrón musí dostať dostatok energie, aby sa mohol vzdialiť ďalej od jadra mimo zakázanej zóny.
Podobne elektrón mimo pásmovej medzery nemôže stratiť trochu energie a spadnúť len o niečo bližšie k jadru. To by malo stratiť dostatok energie na to, aby spadlo mimo zakázanú zónu do oblasti, kde môžu elektróny.
Keď slnečné svetlo zasiahne elektróny v oxide meďnatom, niektoré elektróny dostanú zo slnečného svetla dostatok energie na to, aby preskočili zakázanú zónu a mohli sa voľne viesť elektrinu.
Voľné elektróny sa pohybujú do slanej vody, potom do čistej medenej platne, do drôtu, cez ampérmeter a späť do oxidovanej platne.
Keď sa elektróny pohybujú cez ampérmeter, vidíme prácu (ampéry). Keď tieň dopadne na solárnu batériu, elektróny sa pohybujú pomalšie a miliampéra je menšia.
Poznámka o energii.
Batéria produkuje 50 miliampérov pri 0,25 voltoch.
To je 0,0000125 wattov (12,5 mikrowattov).
Nepokúšajte sa osvetľovať žiarovku))), potrebovali by ste akre batérií na osvetlenie domu. Náš model je experimentálny a dá sa použiť ako svetelný senzor.
0,0000125 wattov (12,5 mikrowattov) na batériu s veľkosťou 0,01 štvorcových metrov alebo 1,25 milwattov na meter štvorcový. Na osvetlenie 100-wattovej žiarovky by na slnečnú stranu potrebovalo 80 000 metrov štvorcových oxidu medi a na tmavú elektródu 80 000 metrov štvorcových medi. Na ovládanie 1 000 W pece potrebujete 800 000 štvorcových metrov oxidu medi a ďalších 800 000 štvorcových metrov čistej medi alebo 1 600 000 štvorcových metrov spolu. Keby sa mal pripevniť na strechu domu, každý dom by mal byť 282 metrov široký a 282 metrov široký, ak by prijali všetko, na čo potrebujú elektrinu, bol tam jeden sporák.
Na 1 600 000 štvorcových metroch existuje 17 222 256,7 štvorcových stôp. Keby krytina medi stála 5 dolárov za štvorcový stopa, cena medi by stála iba 86 110 283,50 dolárov. Týmto desatina hrúbky to môže znížiť na 8 611 028,35 dolárov. Keďže nakupujete hromadne, môžete si ho zaobstarať za polovicu alebo okolo 4 300 000,00 dolárov.
Ak ste použili kremíkové solárne panely, ktoré stoja 4 USD za watt, môžete prevádzkovať rovnakú pec za 4 000,00 dolárov. Skupiny by však boli iba asi 10 metrov štvorcových.
Alebo asi za dolár môžete postaviť solárnu pec z hliníkovej fólie a kartónu. Za asi 20 dolárov si môžete postaviť veľmi pekný leštený hliníkový parabolický solárny sporák.
Plochá solárna batéria
Vytvoril som prenosnejšiu verziu solárneho panela v plochej podobe.Ako okienko som použil priehľadný plastový kryt z CD a silikónové lepidlo (môžete použiť bežný tmel) na pripevnenie častí k sebe a ich izoláciu od seba.
Najprv vyrobíme oxid medi, rovnako ako v prvej časti, spájame izolovaný medený drôt do rohu oxidovej platne, bude to mínus (záporný pól).
Pozitívna doska je kus v tvare U z čistej medi o niečo väčší ako oxid (pochopíte, ako na obrázkoch nižšie)))), pripájame drôt k jeho rohu, tentoraz plus.
Najskôr nalepte medenú dosku U na plastové okno. Používajte veľké množstvo silikónového lepidla, aby slaná voda nevytiekla. Uistite sa, že spájkovaný spoj je úplne pokrytý lepidlom alebo zvonku U lepidla, ako je to znázornené na fotografii (lepšie pokryté lepidlom).
Na nasledujúcom obrázku je zadná strana solárneho panela (strana, ktorá nie je otočená k slnku).
Na nasledujúcom obrázku je predná strana solárneho panela (strana, ktorá je otočená smerom k slnku). Pamätajte, že silikónové lepidlo nepokrýva celú meď, pretože časť medi musí byť v konečnom dôsledku v kontakte so slanou vodou.
Dosku z čistej medi prilepíme lepidlom. Táto vrstva bude pôsobiť ako izolátor medzi čistou medenou doskou a oxidovou doskou a mala by byť dostatočne hrubá, aby zanechala malý priestor pre slanú vodu. Opäť nie je potiahnutá všetka meď, takže bude veľa medi v kontakte s vodou.
Na túto vrstvu jemne prilepte oxidovú platňu. Musíte tlačiť dostatočne tvrdo, aby ste sa uistili, že lepidlo obklopuje všetky medzery, ale nie toľko, aby sa obe dosky dotýkali.
Na nasledujúcom obrázku je zadná strana solárneho panela (strana, ktorá nie je otočená k slnku).
Na nasledujúcom obrázku je predná strana solárneho panela (strana, ktorá je otočená smerom k slnku). Všimnite si, že som pridal ďalšie lepidlo, aby som vytvoril potrubie navrchu, takže je ako nalievanie slanej vody.
Na fotografii nie je znázornené žiadne ďalšie lepenie po obvode, aby voda nemohla vôbec unikať, ale musíte to urobiť. Pred ďalším krokom nechajte lepidlo zaschnúť.
Potom pridajte slanú vodu veľkým kvapkadlom. Naplňte batériu takmer na vrchol medenej platne tak, aby sa voda takmer vysypala. Potom otvor utrite kvapkou lepidla a nechajte lepidlo zaschnúť najmenej pol hodiny.
Na fotografii vyššie vidíte plochý slnečný panel v akcii za jasného slnečného svitu. Poskytuje asi 36 mikroampónov. Okolo okrajov dosiek môžete vidieť aj ďalšiu vrstvu lepidla a vyplnenie hornej časti potrubia.
Nakoniec, na inej fotografii, tieň autora. Pamätajte, že ampérmeter teraz zobrazuje približne 4 mikroampéry, pretože naň nespadá žiadne slnečné svetlo.
Zdroj:
