Akku 200 litran muovitynnyreistä.

[Savonius]

Jos oletetaan että on kuusi (tai muu tarvittava määrä) 200 litran tynnyreitä ja niistä pitäisi rakentaa akku joka jännitteeltään vastaisi lyijyhappoakkua niin mitä mahdollisuuksia olisi käytettävissä. Antakaa mielikuvituksen lentää.

 

[viivelinja]

Sinkki-lyijydioksidiakku, kennojännite 2,4 V, 5 kennoa olisi 12 V. Tuon videon kuvauksessa mainitun lähteen mukaan saivat kohtuullisesti syklejä. En suosittele kokeilemaan oikeasti, lyijy on myrkkyä.

Vai tarkoititko tyyliin jotain litiumakkupankin kasaamista niiden tynnyrien sisälle?

 

[Savonius]

No voihan tuohon noinkin vastata.

 

[Puuha]

Taitaapa materiaalin saaminen olla nykypäivänä vähän hankalaa akkujen rakentamiseen varsinkin suurissa määrin. Sinänsä siis mielenkiintoinen kysymys.

 

[Savonius]

Kerrran osui silmiin jonkun jenkki propelipään viritys netissä. Muistaakseni aineet eivät olleet erityisen myrkyllisiä. Yksi aineista saattoi olla ruostumatonta terästä.
Yksinkertaisin saattaisi olla pytyt täynnä perunoita yhdistettynä toisiinsa sinkillä ja kuparilla.

 

[viivelinja]

Jos tuon perunapariston tapaiset primääriparistot käyvät ideaksi, niin onhan vaihtoehtoina sitten myös Daniellin pari tai jopa Voltan pari. Näitä sitten ei voi ladata muuta kuin mekaanisesti vaihtamalla materiaalit uusiin. Voltan parihan ei tarvitse kuin sinkkiä, kuparia ja suolavettä, yksinkertaisimmillaan. Tosin suolavedellä käytännöllisten virtojen saavuttaminen on hankalaa. Suurempi elektrodien pinta-ala ja mitä lähempänä elektrodit ovat toisiaan lisää virranantia. Tuo perunaparistohan on itse asiassa myös Voltan pari.

Voltan pari on historiallisesti mahdollistanut alkalimetallien eristämisen elektrolyysillä, kun dynamoa ei oltu vielä keksitty.

Olen usein miettinyt, että olisikohan mahdollista rakentaa suljetun materiaalikierron akkukemia, jonka materiaalit voisi vanhetessaan kierrättää uuteen akkuun minimaalisilla materiaalihäviöillä? Edisonin akku lienee kaikkein lähimpänä tällaista, mutta omat ongelmansa siinäkin tietty on. Tuollainen voisi olla hyvä ratkaisu ympäristönäkökulmasta, jos uusiutuvia energianlähteitä aletaan toden teolla hyödyntämään. Lyijyakkujenkin elektrodien massassa on kuitenkin usein paljon kaikkea kierrätyskelvotonta, kuten teflonia.

Yksi simppeli akkukemia on muuten myös sinkki-hopea akku. Siitä saa hyvin helposti ulos suuria virtoja, materiaalit ei ole myrkyllisiä ja kohtuullisen helposti saatavilla.

NurdRage onnistui lataamaan puhelintakin noin minuutin dekantterilasiin hopeakolikosta tehdyllä akulla. Kemia on ladattava, mutta ongelmineen tosin.

 

[Savonius]

Ei muuta kuin perikuntien pitämiin huutokauppoihin ostamaan halvalla hopeaesineitä. Pistän heti kummilusikkani tuottamaan. Paljonkohan hopeaa pitäisi olla yhden kilovattitunnin tuottamiseen.

 

[viivelinja]

Ei muuta kuin perikuntien pitämiin huutokauppoihin ostamaan halvalla hopeaesineitä. Pistän heti kummilusikkani tuottamaan. Paljonkohan hopeaa pitäisi olla yhden kilovattitunnin tuottamiseen.

Hopea itseasiassa pelkistyy, kun kenno antaa sähköä. Hopeaoksidi pelkistyy metalliseksi hopeaksi, ja sinkki liukenee sinkaatiksi alkalivesiliuokseen (kaliumhydroksidi). Tässä kennossa voi käyttää hapettuneita hopeaesineitä, ja ne puhdistuvat kun kennoa puretaan. Kun kaikki oksidi on käytetty, virran anto lakkaa. Kennon voi myös ladata, mutta tämä saa hopeaelektrodin muuttamaan muotoaan ajan mittaan, eli mitään arvokasta esinettä ei kannata käyttää. Sinkkielektrodi alkaa ennen pitkää kasvamaan dendriittejä. Tällaisessa matalan kapasiteetin kennossa ne ei haittaa, mutta kaupallisissa kennoissa, joissa elektrodit ovat lähekkäin kapasiteetin lisäämiseksi, dendriitit oikosulkevat kennon kasvaessaan tarpeeksi, jos niitä ei saa pysymään kurissa esimerkiksi käyttämällä sopivaa metalliseosta.

Nykyään tämä akkutyyppi on pitkälti korvattu litiumtekniikalla, mutta tämä tekniikka voi parhaimmillaan saavuttaa 400 Wh/kg muistaakseni, mutta on hyvin kallis akku. Ja jos NurdRage sai yli 2 ampeeria tuosta dekantterilasikennosta, niin melko helppo kemia vaikuttaa olevan näin kokeellisesta näkökulmasta.

Kennon energia reagenttien massayksikköä kohden voidaan laskea kennon reaktioyhtälöä ja jännitettä käyttämällä. 1 voltti on sama kuin joulea per coulombi, ja reaktioyhtälöstä näkee, kuinka paljon sinkkiä tai hopeaoksidia yksi C elektroneita tarvitsee (kun tietää, kuinka monta alkeisvarausta eli elektronia on yksi C). Sitten kun tiedetään, kuinka paljon sinkkiä tarvitaan joulen tuottamiseen, voidaan Avogadron vakion ja kyseessä olevan reagentin moolimassan avulla laskea sinkin/hopeaoksidin massa per joule/wattitunti/kWh.

Usein tietty käy niin, että kaikki elektrodien massa ei reagoi, mikä voi johtua toisen puolireaktion reagenttien loppumisesta, tai passivoitumisesta (kuten lyijyakun sulfatoituminen). Massa, mikä ei ole sähköisessä kontaktissa elektrodeihin, ei myöskään reagoi.

 

[Savonius]

Odotin vähän maaläheisempää mutta tää meni nyt akateemiseksi elvistelyksi. Jos tosiaan on niin että tuosta yhdestä 200 litran tynnyristä ei saa saa rakennettua runsaan kahden voltin kennoa ilman litiumia tai mummon hopeita niin lienee syytä unohtaa tämä projekti. Kiitos kuitenkin osallistujille.

 

[Puuha]

Lipeäakkua itse mietin kun on aika alkeellisin materiaalein tehtävissä, mutta määrät ovat sellaiset että voi herättää vähän huomiota. Sitä kun 1 000 litraa ostaa kodin putkimiestä vaikka pidemmällä aikavälille jaotettuna.

 

[JooKer]

Tekee lipeän itse koivun tuhkasta..

 

[Puuha]

Tekee lipeän itse koivun tuhkasta..

Nyt ei tarvita potaskaa eli kaliumkarbonaattia mitä tuhkalipeä pääosin on, vaan lipeää eli natriumhydroksidia.

 

[Savonius]

Lipeäakkua itse mietin kun on aika alkeellisin materiaalein tehtävissä, mutta määrät ovat sellaiset että voi herättää vähän huomiota. Sitä kun 1 000 litraa ostaa kodin putkimiestä vaikka pidemmällä aikavälille jaotettuna.

Eiköhän lipeää saa ostettua jollakin konstilla. Mitä muuta ajattelit siihen tarvittavan.

 

[viivelinja]

Nyt ei tarvita potaskaa eli kaliumkarbonaattia mitä tuhkalipeä pääosin on, vaan lipeää eli natriumhydroksidia.

Eikös suurin osa alkaliakuista, kuten NiFe, NiCd, NiMH ja jopa alkaliparistot käytä juurikin kaliumhydroksidia? En tiedä, miten eroaa ominaisuuksiltaan natriumhydroksidista, mutta kyllähän nuo kemiat pitkälti jotenkin toimivat myös NaOH elektrolyytillä. Käsittääkseni tuhkalipeä on hydroksidia, eikä karbonaattia. Useat maa-alkalimetallikarbonaatit hajoavat lämmön vaikutuksesta hydroksideiksi (tämä on myös eräänlainen tapa varastoida energiaa, kun karbonatisointi taas tuottaa lämpöä).

Eri asia sitten onkin näiden tuhkalipeiden ja putkenavaajien puhtaus. Akut vaativat yleisesti melko puhtaita materiaaleja. Akkuvesikin on aina deionisoitua. Pienetkin epäpuhtaudet aiheuttaa usein ikäviä sivuvaikutuksia. Akun teko siis ei tule olemaan helppoa, jollei akuksi kelpaa joku muutamaa lamppua polttava akku, joka itsepurkautuu luokkaa päivässä tyhjäksi.

 

[Savonius]

Mihin pyrit?

 

[kotte]

NaOH on periaatteessa mahdollista tehtäväksi kotonakin. Tarvitaan vettä, suolaa, sähköä, sopiva astia ja riittävän kestävät elekrodit (hiiltä tai jotakin jalompaa metallia; ehkä titaanikin kävisi). Sitten vaan sähköä niin suurella virralla, että kylvyn lämpötila nousee lähelle veden (liukunutta) kiehumapistettä, jolloin vety ja kloori häippäsevät, eikä ilman hiilidioksidi pääse sotkemaan asiaa. Välttämättä ei edes tarvita tasavirtaakaan. Homma on tehtävä ulkona riittävän etäällä, jotta kloori ei käy vaaraksi eikä tuhoa kalusteita lähistöllä. Ympäristölupaahan touhuun ei tietenkään saa eikä hommaa ehkä kannata muutenkaan liikaa mainostaa (vaikkei kaiketi ole siinä mielessä laitonta kuin vaikkapa pontikan keitto). Tokihan vedyn ja kloorin voi kerätäkin talteen ja sekoittaa virtaukseksi läpinäkyvään putkeen. Putken viereen asennetaan sitten kirkas otsonilamppu polttamaan seos putkessa kloorivedyksi, jonka puolestaan voi johtaa veteen muodostamaan suolahappoa (jonka voi neutraloida kalkilla pölynsidontasuolaksi, jollei keksi aineelle käyttöä vaikkapa rehun säilönnässä).

NaOH jää jäljelle jäävään liuokseen, mutta sen erottaminen jäljelle jäävästä suolasta voi olla hiukan hankalaa. Periaatteessa suolan saa kiteytymään ensinnä vaikkapa keittämällä liuosta hitaasti ja keräämällä saostunut suola jatkuvasti pohjalta pois, vrt. https://en.wikipedia.org/wiki/Solubility_table.

 

[Savonius]

Pari kysymystä. Jos oletetaan että on lipeää ja astia niin kuinka vahvaa lipeäliuoksen pitää olla. Entäs sopisiko ruostumaton teräs katodiksi tai anodiksi. Yhden kennon voisi kokeiluna tehdä vaikka kympin pyttyyn.
Ajatuksena on siis se että näihin mahtipönttöihin ajettaisiin kesän aikana ylimääräinen paneeliteho joka sitten talvella purettaisiin. Tässä ollaan tukevasti kantapäät irti maasta joten ei aivan vakavissaan tähän tarvitse suhtautua. Mutta jos kuitenkin.....

No sitten vielä aiempia hullumpi kysymys. Kun noissa perunoista on saatu sähköä ja se olennainen osa siinä on se perunassa oleva neste niin kävisikö se neste korvaamaan tuon natriumhydroksidin.

 

[Puuha]

15% alkaa olla se minimi. Kodin putkimiehestä joka on 20% ovat akkuja tehneet eri metalleja hyödyntäen katodeina ja anodeina. Perusmetallit on aika hyvin olleet edustettuina ja niiden sähköparit tunnetaan aika hyvin.

 

[kotte]

Entäs sopisiko ruostumaton teräs katodiksi ja anodiksi.

Hiukan vaikea materiaali olisi, eli jos johdetaan ulkoa sähkövirta, syöpyy positiivisena kohtiona ainakin jonkin verran, ja passivoituu liuoksissa tavalla, joka tekee purettaessa syntyvästä jännitteestä epämääräisen (ts. tuhlaa sähköä). Elektrolyysissä voi tietenkin toimia negatiivisena kohtiona, mutta ainakin akkusovelluksissa tai elektrolyysin positiivisena kohtiona kokeilisin hiiltä tai ehkä titaania ja negatiivisena napana sitten jotakin muuta, reaktioon aktiivisesti osallistuvaa ainetta. Olen kokeillut vain sähkötalttaushiilillä, mutta hiilikuitumatto voisi periaatteessa toimia ja pinta-ala on suhteessa erittäin suuri tilavuuteen tai painoon.

 

[Savonius]

Tuota hiilikuitumattoa lienee suht. helppoa hankkia, Noita ruostumattomia tiskipöytiä irrotellaan päivittäin purkutyömailla joten sitäkin saattaa saada kohtuuhinnalla tilaisuuden tullen. Lipeän säkkitavaran veroton hinta on 5,88€ joten kotiin sen saisi alle kympin kilolta.