Символ ОСТ

Орден Современной Технократии

Главная » Статьи » Технологии, сделай сам. » сделай сам

Делаем самодельный ионистор - суперконденсатор дома.

Электрическая емкость земного шара, как известно из курса физики, составляет примерно 700 мкФ. Обычный конденсатор такой емкости можно сравнить по весу и объему с кирпичом. Но есть и конденсаторы с электроемкостью земного шара, равные по своим размерам песчинке.

Появились такие приборы сравнительно недавно, лет двадцать назад. Их называют по-разному: ионисторами, иониксами или просто суперконденсаторами.

Не думайте, что они доступны лишь каким-то аэрокосмическим фирмам высокого полета. Сегодня можно купить в магазине ионистор размером с монету и емкостью в одну фараду, что в 1500 раз больше емкости земного шара и близко к емкости самой большой планеты Солнечной системы — Юпитера.

Любой конденсатор запасает энергию. Чтобы понять, сколь велика или мала энергия, запасаемая в ионисторе, важно ее с чем-то сравнить. Вот несколько необычный, зато наглядный способ.

Энергии обычного конденсатора достаточно, чтобы он мог подпрыгнуть примерно на метр-полтора. Крохотный ионистор типа 58-9В, имеющий массу 0,5 г, заряженный напряжением 1 В, мог бы подпрыгнуть на высоту 293 м!

Иногда думают, что ионисторы способны заменить любой аккумулятор. Журналисты живописали мир будущего с бесшумными электромобилями на суперконденсаторах. Но пока до этого далеко. Ионистор массой в один кг способен накопить 3000 Дж энергии, а самый плохой свинцовый аккумулятор — 86 400 Дж — в 28 раз больше. Однако при отдаче большой мощности за короткое время аккумулятор быстро портится, да и разряжается только наполовину. Ионистор же многократно и без всякого вреда для себя отдает любые мощности, лишь бы их могли выдержать соединительные провода. Кроме того, ионистор можно зарядить за считаные секунды, а аккумулятору на это обычно нужны часы.

Это и определяет область применения ионистора. Он хорош в качестве источника питания устройств, кратковременно, но достаточно часто потребляющих большую мощность: электронной аппаратуры, карманных фонарей, автомобильных стартеров, электрических отбойных молотков. Ионистор может иметь и военное применение как источник питания электромагнитных орудий. А в сочетании с небольшой электростанцией ионистор позволяет создавать автомобили с электроприводом колес и расходом топлива 1-2 л на 100 км.

Ионисторы на самую разную емкость и рабочее напряжение есть в продаже, но стоят они дороговато. Так что если есть время и интерес, можно попробовать сделать ионистор самостоятельно. Но прежде чем дать конкретные советы, немного теории.

Из электрохимии известно: при погружении металла в воду на его поверхности образуется так называемый двойной электрический слой, состоящий из разноименных электрических зарядов — ионов и электронов. Между ними действуют силы взаимного притяжения, но заряды не могут сблизиться. Этому мешают силы притяжения молекул воды и металла. По сути своей двойной электрический слой не что иное, как конденсатор. Сосредоточенные на его поверхности заряды выполняют роль обкладок. Расстояние между ними очень мало. А, как известно, емкость конденсатора при уменьшении расстояния между его обкладками возрастает. Поэтому, например, емкость обычной стальной спицы, погруженной в воду, достигает нескольких мФ.

По сути своей ионистор состоит из двух погруженных в электролит электродов с очень большой площадью, на поверхности которых под действием приложенного напряжения образуется двойной электрический слой. Правда, применяя обычные плоские пластины, можно было бы получить емкость всего лишь в несколько десятков мФ. Для получения же свойственных ионисторам больших емкостей в них применяют электроды из пористых материалов, имеющих большую поверхность пор при малых внешних размерах.

На эту роль были перепробованы в свое время губчатые металлы от титана до платины. Однако несравненно лучше всех оказался… обычный активированный уголь. Это древесный уголь, который после специальной обработки становится пористым. Площадь поверхности пор 1 см3 такого угля достигает тысячи квадратных метров, а емкость двойного электрического слоя на них — десяти фарад!



Самодельный ионистор На рисунке 1 изображена конструкция ионистора. Он состоит из двух металлических пластин, плотно прижатых к «начинке» из активированного угля. Уголь уложен двумя слоями, между которыми проложен тонкий разделительный слой вещества, не проводящего электроны. Все это пропитано электролитом.

При зарядке ионистора в одной его половине на порах угля образуется двойной электрический слой с электронами на поверхности, в другой — с положительными ионами. После зарядки ионы и электроны начинают перетекать навстречу друг другу. При их встрече образуются нейтральные атомы металла, а накопленный заряд уменьшается и со временем вообще может сойти на нет.

Чтобы этому помешать, между слоями активированного угля и вводится разделительный слой. Он может состоять из различных тонких пластиковых пленок, бумаги и даже ваты.
В любительских ионисторах электролитом служит 25%-ный раствор поваренной соли либо 27%-ный раствор КОН. (При меньших концентрациях не сформируется слой отрицательных ионов на положительном электроде.)

В качестве электродов применяют медные пластины с заранее припаянными к ним проводами. Их рабочие поверхности следует очистить от окислов. При этом желательно воспользоваться крупнозернистой шкуркой, оставляющей царапины. Эти царапины улучшат сцепление угля с медью. Для хорошего сцепления пластины должны быть обезжирены. Обезжиривание пластин производится в два этапа. Вначале их промывают мылом, а затем натирают зубным порошком и смывают его струей воды. После этого прикасаться к ним пальцами не стоит.

Активированный уголь, купленный в аптеке, растирают в ступке и смешивают с электролитом до получения густой пасты, которой намазывают тщательно обезжиренные пластины.

При первом испытании пластины с прокладкой из бумаги кладут одна на другую, после этого попробуем его зарядить. Но здесь есть тонкость. При напряжении более 1 В начинается выделение газов Н2, О2. Они разрушают угольные электроды и не позволяют работать нашему устройству в режиме конденсатора-ионистора.

Поэтому мы должны заряжать его от источника с напряжением не выше 1 В. (Именно такое напряжение на каждую пару пластин рекомендовано для работы промышленных ионисторов.)

Подробности для любознательных




При напряжении более 1,2 В ионистор превращается в газовый аккумулятор. Это интересный прибор, тоже состоящий из активированного угля и двух электродов. Но конструктивно он выполнен иначе (см. рис. 2). Обычно берут два угольных стержня от старого гальванического элемента и обвязывают вокруг них марлевые мешочки с активированным углем. В качестве электролита употребляется раствор КОН. (Раствор поваренной соли применять не следует, поскольку при ее разложении выделяется хлор.)

Энергоемкость газового аккумулятора достигает 36 000 Дж/кг, или 10 Вт-ч/кг. Это в 10 раз больше, чем у ионистора, но в 2,5 раза меньше, чем у обычного свинцового аккумулятора. Однако газовый аккумулятор — это не просто аккумулятор, а очень своеобразный топливный элемент. При его зарядке на электродах выделяются газы — кислород и водород. Они «оседают» на поверхности активированного угля. При появлении же тока нагрузки происходит их соединение с образованием воды и электрического тока. Процесс этот, правда, без катализатора идет очень медленно. А катализатором, как выяснилось, может быть только платина… Поэтому, в отличие от ионистора, газовый аккумулятор большие токи давать не может.

Тем не менее, московский изобретатель А.Г. Пресняков (http://chemfiles.narod.r u/hit/gas_akk.htm) успешно применил для запуска мотора грузовика газовый аккумулятор. Его солидный вес — почти втрое больше обычного — в этом случае оказался терпим. Зато низкая стоимость и отсутствие таких вредных материалов, как кислота и свинец, казалось крайне привлекательным.

Газовый аккумулятор простейшей конструкции оказался склонен к полному саморазряду за 4-6 часов. Это и положило конец опытам. Кому же нужен автомобиль, который после ночной стоянки нельзя завести?

И все же «большая техника» про газовые аккумуляторы не забыла. Мощные, легкие и надежные, они стоят на некоторых спутниках. Процесс в них идет под давлением около 100 атм, а в качестве поглотителя газов применяется губчатый никель, который при таких условиях работает как катализатор. Все устройство размещено в сверхлегком баллоне из углепластика. Получились аккумуляторы с энергоемкостью почти в 4 раза выше, чем у аккумуляторов свинцовых. Электромобиль мог бы на них пройти около 600 км. Но, к сожалению, пока они очень дороги.



Источник: http://koroed.f5.ru/post/258869
Категории: домашние технологии, сделай сам | Добавил: mnemonik (23.11.2010)
Просмотров: 61982 | Комментарии: 5 | Рейтинг: 4.0/7 |
похожие статьи:



Всего комментариев: 5
1  
Это ж можно такой ионистор вставить в динамо фонарик, который от рук светит.

2  
Уже раз десять видел в интернете эту статью - как сделать ионистор своими руками!
Каждый идиот который её копирует ну не может хоть капли своего идиотизма в неё вписать! Начать нужно с того впервые я её увидел в журнале юнный техник - примерно в 1995 году и изначально это был ну не полный бред, но ионистор таким образом состряпать неполучится! Помоему по сей день существуеь организация которая пытается делать ионисторы подобной конструкции. К сожалению не помню как она называется , помню только фамилию тамошнего идейного вдохновитела и шарлотана по совместительству. Шарлотана потому что эти конденсаторы не работали, не работают и не будут работать... Думаю необходимо сделать небольшое пояснение - я после института четыре года проработал в организации которая как раз занимается ионисторами на водном электролите. Ранее эта организация называлась "ЭЛТОН" , как она называется сейчас не знаю потому как владелец у неё сменился. Вся фишка в том что симметричный конденсатор на водном электролите, который описан на данной странице, и которым занималась контора Белякова просто не жизнеспособен! Ресурс такого конденсатора исчисляется единицами - в лучшем случае ограничится сотней циклов. Вся проблемма в положительном электроде! Во первых уголь начинает окисляться при напряжениях ниже вольта - довольно близко к нулю, что влечёт за собой разрушение активной массы электрода. Во вторых таже участь постигнет токовый коллектор положительного электрода если он сделан например из меди (как описано на этой страничке, про то что провода к медным коллекторам оловом подпаивать последнее дело - я даже не говорю!). У беляковских ионисторов коллекторы были никелевые. Пытались их то серебром покрывать, то углеродом то ещё непонятно чем - она фигня всё закисает и осыпается )))). на никеле образуется плохо проводящая ток оксидная плёнка соответственно внутреннее сопротивление у этого девайса взлетает до небес! А процессыц эти проходят не так уж и долго... Там где работал я, водные ионисторы ни то чтобы не пытались делать симметричными - там даже не смотрели в эту сторону! Пользовались запатентованой тамже идеей! Положительный электрод был аккумуляторный, а именно - оксидноникелевый. Тот самый который пихают в никель-металогидридные, никель-кадмиевые, никель-водородные и им подобные аккумуляторы! Достоинство этого электрода в том что он обладает огромным ресурсом и отличными мощностными характеристиками при определённой конструкции и определённых условиях! В случае аккумуляторов - их ресурс ограничивается отрицательным электродом, ну а в случае с ионистором (в данном случае полностью это называется ассимметричный электрохимический конденсатор системы NiOOH/C на щелочном электролите) оба электрода обладают огромным ресурсом и мощностными характеристиками и одновременно за счёт никельоксидного электрода удаётся добиться увеличения ёмкости!
В догонку ещё несколько замечаний по данной статье!!!
1) Приведённые цифры энергетической ёмкости ионисторов взяты с потолка чтоли ?
2)"Уголь уложен двумя слоями, между которыми проложен тонкий разделительный слой вещества, не проводящего электроны. Все это пропитано электролитом." - пардон а что такое материал не проводящий электроны? Материалы проводящие электрический ток знаю, электронная и дырочная проводимость у полу проводников есть! А вот что такое материал не проводящий электроны - для меня секрет.
3)"При зарядке ионистора в одной его половине на порах угля образуется двойной электрический слой с электронами на поверхности, в другой — с положительными ионами." - ну вообщето на сколько я себе представляю электроны на поверхности скапливаются в классических конденсаторах, а вот у симметричного ионистора и в том и в другом случае на у поверхности скапливаются ионы!
4)"В любительских ионисторах электролитом служит 25%-ный раствор поваренной соли либо 27%-ный раствор КОН. (При меньших концентрациях не сформируется слой отрицательных ионов на положительном электроде.)" - интересно.... То что слой ионов не сформируется на электроде автору этой писанины приснилось чтоли ?
Удалилибы эту ерундистику отсюда и не за...и людям мозги

3  
Так это ведь опыт интересный, достаточно чтоб и 10 циклов было и то нормлально.

4  
пардон, материал не проводящий электроны - диэлектрик называется

5  
SEO

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
[сделай сам]

Ключевые слова: ионистор, аккумулятор


[ Категории каталога ]
сделай сам [55]
Аномальные технологии [1]
полезные устройства [4]
домашние технологии [1]

[ Поиск ]


[ Друзья сайта ]

Мембрана

КосмоБлог


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Copyright ОСТ © 2017