Eine Batterie aus Obst selbstgemacht

Transkript

1 Eine Batterie aus Obst selbstgemacht Zwei verschiedene Metalle werden hierbei in ein Obst gesteckt und an den beiden Metallen sogleich die Spannung gemessen. Bei allen Messungen wurde versucht die Messbedingungen möglichst konstant zu halten. Elektroden wurden nach jeder Messung mit Wasser abgespült bzw. durch ungenutzte ersetzt. Die Spannungswerte mit 3 Kommastellen sind natürlich mit Vorsicht zu genießen, da der gerätbedingte Messfehler mit meinem Billigmessgerät (<50EUR) sicher nicht allzu klein sein wird. Die Messwerte relativ zu einander sind wahrscheinlich weniger fehlerbehaftet als absolut gesehen.

2 Erkenntnis 1: Die Spannung ist vom Obst (Flüssigkeit) abhängig. Je saurer, desto höher die Spannung und je basischer, desto niedriger. Hierbei Kupferdraht + gelb verzinkte Schraube in: Essig 15% = 1,017V Zitronensaft (frisch gepresst) = 1,00V Relativ reife Zwetschke = 1,00V Unreife Zwetschke = 0,998V Reifer Pfirsich = 0,992V Überreife Zwetschke = 0,988V Essig 7% = 0,988V Coca-Cola = 0,985V Unreifer Apfel = 0,977V Unreife Weintraube = 0,976V Paradeiser (Tomate) reif, rot = 0,965V Rabarbar = 0,964V Calcium Brausetablette in Wasser = 0,960V Magnesium Brausetablette in Wasser = 0,945V Paradeiser (Tomate) unreif, grün = 0,953V Zwiebel = 0,936V 1/8 Liter Wasser mit 1 Teelöffel Backpulver = 0,931V Eissen(III)Chlorid 40%ig = 0,930V Erdapfel (Kartoffel) = 0,916V ¼ Liter Wasser + 2 Teelöffel Salz = Salzlösung = 0,787V Wasser = 0,76V Destilliertes Wasser = 0,75V ¼ Liter Wasser + 4 Teelöffel Salz = Salzlösung = 0,735V Seifenwasser = 0,70V Blumenflüssigdünger (4%N, 2%P2O5, 2%K2O)= 0,680V Vodka (37,5% Alk.) = 0,570V Einzig das Salz widersetzte sich meinen Erwartungen. Ich dachte, mehr Salz ergäbe eine stärkere Salzsäure, was wiederum mehr Spannung bedeuten hätte sollen. Doch genau das Gegenteil passierte und eine verdoppelte Salzmenge im Wasser ließ die Spannung sogar unter die des destillierten Wassers absinken. Erkenntnis 2: Je größer die Kontaktfläche der Metalle im Obst (also z.b. tiefer eingesteckt) desto größer wird der Strom, doch die Spannung bleibt gleich. Na ja, das ist wie mit echten Batterien: Bei Serienschaltung erhöht sich die Spannung - beim Parallelschalten erhöht sich der Strom der fließen kann. Nimmt man gedanklich mehrerer Apfelscheiben - unten mit Niro (keine gemeinsame Niroplatte sondern mehrere einzelne) und oben drauf eingedrückten gelb verzinkte Schrauben. Was machst man nun um den Strom zu erhöhen? Man wird mehrere dieser Apfelbatterien parallel schalten wollen. Also verbindet man mit Draht alle Schraubenelektrodenseiten miteinander und alle Niroelektrodenseiten miteinander - Man wird mir zustimmen, dass sich der Strom erhöhen wird - ist ja ne Parallelschaltung. So und nun nimmt man gedanklich statt den Verbindungsdrähten gleich eine große Niroplatte und drauf legt man die Apfelscheiben und darauf wieder die Schrauben, wobei alle Schrauben elektrisch leitend verbunden werden. Und?

3 Wieder genau die gleiche Parallelschaltung - nur ohne Verbindungsdraht und wir sind nun um die Erkenntnis schlauer, dass wenn wir von Anfang an unsere Elektrodenflächen größer machen dies wie viele Parallelschaltungen ist und sich dadurch der Strom erhöht. Erkenntnis 3: Die Spannung ist vom Metall abhängig. Erstes Metall Zweites Metall Ergibt Spannung: A2 Niroschraube 1,937V Gold 1,898V Aluminium A2 Niroschraube 1,24V A2 Niroschraube gelb verzinke Schraube 1,24V Aluminium (Folie) 1,064V Silber gelb verzinke Schraube 1,00V Kupfer gelb verzinke Schraube 0,94V Silberschicht einer CD gelb verzinke Schraube 0,925V Aluminium Kupfer 0,92V Chrom (Wasserhahn) gelb verzinke Schraube 0,920V Aluminium Graphit (Bleistift) 0,60V A2 Niroschraube Graphit (Bleistift) 0,60V Chrom (Wasserhahn) Aluminium (Folie) 0,570V Aluminium Weißblech 0,54V (Konservendose) Kupfer Eisen(nagel) 0,46V Aluminium Eisen(nagel) 0,45V A2 Niroschraube Holzkohle 0,43V A2 Niroschraube Kupfer 0,24V Silber A2 Niroschraube 0,120V Chrom (Wasserhahn) Kupfer 0,060V Chrom (Wasserhahn) A2 Niroschraube 0,016V Aluminium gelb verzinke Schraube 0,001V Alle Messungen von mir durchgeführt. Zum Test habe ich einen wurmigen heruntergefallenen Apfel (Anfang August) hergenommen und damit gemessen.

4 Goldmünze und Spitzer (Magnesium) in einem Apfel ergibt 1,898V Spannung Erkenntnis 4: Anderes Elektrolyt ergibt anderen Stromfluss. Wie aus Erkenntnis 2 hervorging hat eine 15%ige Essigsäure bei gleichen Elektroden mehr Spannung als ein Apfel zu bieten. Was passiert, wenn nun der Apfel 15min in Essig getaucht wird und dieser den Essig aufnimmt? Kupferdraht + gelb verzinkte Schraube Beides etwa 1cm in unreife Apfelscheibe gesteckt U=0,973 V I k =0,097 ma es benötigte 44sek um bei Kurzschluss auf 0,087 ma abzufallen. Kupferdraht + gelb verzinkte Schraube Beides etwa 1cm in unreife Apfelscheibe gesteckt, welche zuvor 15min in 15%igen Essig getaucht war. U=0,994 V Ik=0,097 ma es benötigte 2min 20sek um bei Kurzschluss auf 0,087 ma abzufallen. Erkenntnis 5: Die Idee einige Münzen mit einem Apfelstück dazwischen aneinander zu reihen und dies wie eine echte Batterie aussehen zu lassen benötigt sehr viele Münzen: In 15%igem Essig 1 Cent (=kupferummantelter Stahl) + Alufolie = 0,586V 10 Cent (=nordisches Gold - Cu89 Al5 Zn5 Sn1 ) + Alufolie = 0,600V 10 Cent + 1 Cent = 0,020V 10 Cent + Alufolie + essiggetränkter Apfel. Wenn immer ein 10Cent Stück, darauf eine gleich große Apfelscheibe und darauf eine gleichgroße Aluscheibe gelegt wird und daraus ein batterieähnlicher Turm entsteht, erhält man bei einfacher Ausführung: Bei voller Kontaktfläche der Münze 0,2 ma

5 Für 20 ma benötigt man etwa 100 mal das Ganze parallel und um die 3V für eine LED zu erreichen würde das ganz noch 5mal in serie nötig sein ergibt 500 nötige Münzen. Erkenntnis 6: Eine Obstbatterie betreibt eine HighPowerLED. Bei Verwendung von verzinkten Stahlplatten und Nirostaplatten und Apfelscheiben nach folgendem Muster: 4 ### verzinkte Platte ## 4 ### Apfelscheiben ### 4 ##### Niroplatte ##### 3 ### verzinkte Platte ## 3 ### Apfelscheiben ### 3 ##### Niroplatte ##### 2 ### verzinkte Platte ## 2 ### Apfelscheiben ### 2 ##### Niroplatte ##### 1 ### verzinkte Platte ## 1 ### Apfelscheiben ### 1 ##### Niroplatte ##### Achtung: Nicht Platte A drauf Apfel dann Platte B und dann wieder Apfel schichten! Es muss Platte A dann Apfel dann Platte B und drauf wieder Platte A und dann erst Apfel geschichtet werden! Ansonsten heben sich die Zellenspannungen gegenseitig auf und man bekommt Null Volt Gesamtspannung, obwohl jede einzelne 1,2V liefern würde. Jede Platte hat eine ungefähre Kantenlänge von etwa 16cm. Die Apfelscheiben sind etwa 5mm dick. Diese wurden mit deinem Gurkenhachler geschnitten, da mit einem Messer die Scheiben nie gleich dick werden würden und dadurch nicht genug Kontaktfläche vorhanden wäre. Mit dem Gurkenhachler funktioniert s toll. Danach wurden diese etwa 10min in Essig (15%ig) eingelegt. Der Stapel ist eine 4fache Serienschaltung von Zink+Apfel+Niro. Ergibt sich eine Spannung von 4,63V (etwa 1,16V pro Zelle ). Kurzschlussstrom I k = 24mA wobei dieser relativ schnell absinkt die Batterie wird leer. Wird eine CREE XR-E Power LED mit den vollen 4,63V betrieben so fließen nur etwa 6mA Strom, welcher ebenfalls schnell absinkt. Anfangs noch recht hell 20cm erleuchtet wird die Leuchtstärke immer geringer. Doch: Nach über 3 Tagen ununterbrochener Leuchtdauer ist noch immer ein Leuchten der LED bei Tageslicht sichtbar!! Apfelbatterie versorgt Cree XR-E Power LED