Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Содержание

Плюсы и минусы ядреной батарейки

Все существующие атомные батареи не оптимизированы. Это означает, что все они имеют избыточный объем бета-источника. Если толщина источника слишком велика, то электроны, образующиеся в ходе реакции, не смогут оторваться от него. Этот процесс ученые называют самопоглощением.

Если изготавливать батареи со слишком тонким источником, то сократится число бета-распадов за единицу времени. Такие же проблемы наблюдаются с изготовлением преобразователя.

О создании первого прототипа было объявлено в 2016 г. При его разработке удалось частично решить вышеназванные проблемы.

Но производство в промышленных масштабах пока не налажено. Появление первых атомных элементов на рынке ожидается не раньше 2020 г.

Несмотря на все усилия ученых, ядерная батарейка по-прежнему продолжает оставаться дорогим удовольствием. Поэтому их появления в домах простых потребителей в ближайшее время ожидать не стоит.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 летБолее-менее широкое использование атомных батареек в быту отодвинуто до 2020 года

Самой дорогой частью батареи является радиоактивный изотоп. Так 1 г этого вещества стоит 0,5 млн руб. Для производства 1 батареи требуется всего 1 мг, но и он обойдется в 5000 руб. Для батареи народного потребления это достаточно дорого.

Область применения

Несомненным плюсом всех ядерных батареек является то, что они могут эффективно функционировать при больших колебаниях температур в диапазоне -100…+100°C.

Эта устойчивость позволяет расширить область их применения. В том числе и там, где даже самые лучшие батарейки не в состоянии нормально работать. Эти изделия давно ждут на Крайнем Севере и в Арктике.

В первую очередь новые элементы питания поступят в медицинские учреждения. Первые образцы будут приспособлены к работе с медицинскими кардиостимуляторами. Новые батареи станут длительным источником питания, при этом объем самого прибора совсем не изменится. Такой кардиостимулятор сможет работать длительное время и не будет требовать замены батареи.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 летАтомный аккумулятор NANOTRITIUM

Вторым потребителем нового источника питания станет космическая промышленность. Батареи будут обслуживать космические аппараты.

Работы над совершенствованием батарей будут продолжены. В первую очередь ученые надеются увеличить их мощность. Будет усовершенствована алмазная структура, а это значит, увеличится напряжение и, соответственно, полезная мощность.

Всего, по прогнозам разработчиков, в перспективе возможно увеличить мощность батареи в 3 раза.

Тем временем в России

Отечественные специалисты тоже смотрят в сторону атомных портативных элементов питания. К примеру, сотрудники НИТУ «МИСиС» в августе 2020 г. продемонстрировали собственный прототип такой батареи, конструкция которой основана на запатентованной микроканальной 3D-структуре никелевого бета-гальванического элемента. Срок службы такой батарейки – 20 лет.

Особенность трехмерной структуры батарейки заключается в том, что радиоактивный элемент наносится с двух сторон так называемого планарного p-n перехода, что позволяет упростить технологию изготовления элемента, а также контролировать обратный ток, который «крадет» мощность батареи. Особая микроканальная структура обеспечивает увеличение эффективной площади преобразования бета-излучения в 14 раз, что в результате дает общее увеличение тока.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 летОтечественный вариант бета-гальванической батареи

За счет оригинальной 3D-структуры бета-гальванического элемента размеры батареи, по словам разработчиков, уменьшились втрое, удельная мощность повысилась в 10 раз, а себестоимость снизилась на 50%.

Лицевую биометрию в России ожидает стремительный рост
Импортозамещение

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

«Выходные электрические параметры предложенной конструкции составили: ток короткого замыкания IКЗ — 230 нА/см2 (в обычной планарной — 24 нА), итоговая мощность — 31 нВт/см2, (в планарной — 3 нВт). Конструкция позволяет на порядок повысить эффективность преобразования энергии, выделяющейся при распаде β-источника, в электроэнергию, что в перспективе снизит себестоимость источника примерно на 50% за счет рационального расходования дорогостоящего радиоизотопа, — отметил один из разработчиков Сергей Леготин, доцент кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ «МИСиС».

Батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах: в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных (или совсем не доступных) местах: в космосе, под водой, в высокогорных районах.

Как открыть крышку наручных часов

Для замены батарейки нужно снять крышку, которая находится со стороны прилегания часов к руке. Крепится крышка в зависимости от модели часов одним из четырех способов. На винтах, за счет плотной посадки крышки в корпусе часов или на резьбе, нарезанной непосредственно на самой крышке, или с помощью прижимающего ее к корпусу стопорного кольца с внешней резьбой.

Как снять крышку, закрепленную на винтах

Чтобы снять крышку с часов, закрепленную с помощью винтов, достаточно открутить все винты. Сначала с помощью маленькой отвертки с подходящим лезвием для шлица (лучше всего подойдет отвертка из набора отверток для ремонта часов) нужно отпустить попарно диаметрально противоположные винты, как при замене колес на автомобиле. А затем уже выкрутить винты в любой последовательности.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

При установке крышки на место все винты следует закрутить до упора и затем с небольшим усилием затянуть накрест.

Как снять защелкивающуюся крышку

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Прежде, чем открыть часы с крышкой, изображенной на фотографии, удерживающейся за счет сил трения, необходимо внимательно осмотреть место соприкосновения ее ребра с корпусом часов.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Обычно в районе ушек для крепления браслета или ремешка имеется еле заметная щель, образованная за счет выступа на крышке или углубления в корпусе.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Для снятия крышки необходимо вставить в эту щель тонкое лезвие ножа и, упирая его в корпус и действуя как рычагом, приподнять крышку. Сильно надавливать ножом недопустимо, так как если он сорвется при открытии крышки, можно повредить механизм. При вскрытии часов с защелкивающейся крышкой обычно вопросов не возникает, зачастую возникают трудности при установке крышки на прежнее место.

Как снять крышку, закрепленную с помощью резьбы

В дорогих и водонепроницаемых часах, как правило, крышка крепится с помощью резьбы, нарезанной на ребре крышки или стопорном кольце.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

На фотографии вы видите часы, у которых крышка крепится с помощью резьбы, нарезанной на ее ребре.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

А на этой фотографии крышка прижата стопорным кольцом с внешней резьбой. Резьбовые способы позволяют плотно прижать крышку через уплотнительную прокладку к корпусу, и тем самым надежно защитить их механизм от попадания пыли и влаги.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

В дополнение такая крышка легче снимается и устанавливается, особенно если есть специальный ключ, например, как на этой фотографии. Вращением гайки с насечкой расстояние между штифтами ключа можно изменять для отвинчивания крышек и стопорных колец разных диаметров.

Как открутить крышку с помощью подручных средств

Не у каждого домашнего мастера есть под рукой специальный ключ для откручивания крышек, и если часы встали из-за севшей батарейки, то заказывать и ждать, когда придет ключ не всегда приемлемо. Да и тратить деньги, если можно обойтись подручными средствами, нерационально.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Наиболее распространенным инструментом, который применяют домашние мастера является с заправленными губками. Достаточно развести губки на ширину пазов в крышке, зафиксировать это положение винтом, и штангенциркуль готов к работе. Концы его губок вставляются в пазы крышки, и с прижимом проворачивают ее против часовой стрелки. Главное – стронуть крышку с места, а дальше она легко отвернется.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Если в наличии нет штангенциркуля, то можно воспользоваться любым пинцетом, придав с помощью наждачной колонки лапкам форму, соответствующую профилю пазов на крышке. Если рукой трудно провернуть пинцет, то можно у поверхности крышки вставить отвертку между лапками пинцета и таким способом, как рычагом, отвинтить крышку.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Еще будет проще и удобнее пинцетом отвинчивать крышку, если придать форму концам его лапок, как на фотографии. Ширину развода лапок пинцета можно зафиксировать, вложив между ними, например, кусок фанерки требуемой толщины и закрепив его изолентой или скотчем. Такая доработка не испортит пинцет, и можно будет дальше использовать его по назначению.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Отвинчивать крышку с часов гораздо проще, если они зафиксированы. Закрепить часы можно в тисках, зажав за ушки. Для исключения царапин необходимо губки тисков покрыть кожей или другим мягким материалом. Зажимать нужно не сильно, лишь бы часы держались, иначе можно деформировать ушки.

Выше видеоролик, демонстрирующий откручивание крышки с кварцевых наручных часов с помощью пинцета.

Батарейка из лимона или картофеля

Для того чтобы сделать батарейку из фрукта и подручных материалов, понадобятся следующие компоненты:

  • лимон или картофель;
  • стальной (цинковый, алюминиевый) предмет;
  • медный предмет;
  • два изолированных провода.

Прежде чем приступить к созданию простой батарейки, необходимо зачистить стальной и медный предметы. Это можно сделать наждачной бумагой.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Далее необходимо воткнуть их в лимон на расстоянии 3-2 см друг от друга. А к импровизированным контактам присоединить провода. Также их можно аккуратно воткнуть вплотную к контактам.  Медный элемент будет выступать в качестве плюса, а стальной минуса.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Самодельная батарейка на основе одного лимона или яблока может выдавать примерно 0.5-0.7 Вольт. Этого недостаточно для заряда простого мобильного или приемника.  Если нужно напряжение от 3 до 5 Вольт, то вполне возможно это сделать. Нарастание происходит за счет увеличения количества плодов.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Самодельная батарейка из подручных средств

Изготовить элемент питания можно из материалов, свойства которых похожи на характеристики используемых в промышленных условиях веществ.

Из лимона

В роли электролита выступает кислота, содержащаяся в соке фрукта. Электроды делают из тонкой проволоки, гвоздей или игл. Железный элемент является анодом, медный – катодом. Лимон разрезают пополам и помещают в небольшую емкость (банку или стакан). Провода соединяют с электродами, зачищенные концы вводят в мякоть фрукта на расстоянии 1 см друг от друга.

Банка с электролитом

Используя этот метод, можно собрать устройство, напоминающее первый в мире аккумулятор. Электроды изготавливают из меди и алюминия. Элементы должны иметь большую площадь. Алюминиевый электрод соединяют с проводом с помощью зажима или болта, медный – припаивают. Детали погружают в банку на небольшом расстоянии друг от друга. Для фиксации применяют крышку с отверстиями. В качестве электролита используют такие составы:

Создание батарей своими руками.

  1. Нашатырь. Вещество смешивается с водой в соотношении 1:2. Использовать нашатырный спирт в качестве электролита нельзя. Подходящее вещество (хлористый аммоний) имеет вид белого порошка без запаха. Его используют в качестве удобрения или флюса для пайки.
  2. Раствор серной кислоты. Вещество смешивают с водой в соотношении 1:5. Нельзя наливать кислоту первой. В таком случае добавляемая вода закипает, брызги попадают на кожу и одежду человека.

Раствор наливают в стеклянную емкость так, чтобы расстояние до краев банки составляло не менее 2 мм. С помощью мультиметра замеряют сопротивление и вычисляют нужное количество батарей. Принцип действия самодельного элемента сходен с таковым у солевого источника питания.

Медные монеты

Электроды изготавливают из алюминия и меди, в качестве электролита используют уксусную кислоту 9%. Монеты очищают от загрязнений, выдерживая в уксусе. Из картона и фольги вырезают кружки. Картонные изделия вымачивают в растворе уксусной кислоты, они должны впитать электролит. Из кружков и монет выкладывают столбик.

Батарейка в пивной банке

Отрицательным выводом является корпус алюминиевой емкости, положительным – графитовый стержень. Также потребуются угольная пыль, пенопласт, вода, парафиновые свечи и соль. Верх банки снимают, из пенопласта вырезают кружок, который вставляют в емкость. Заранее проделывают отверстие для стержня. Последний устанавливают в центральной части банки. Оставшееся пространство заполняют угольной пылью. Материал пропитывают водным раствором соли (3 ст. л. продукта на 0,5 л воды). Края банки заливают парафином.

Картошка, соль и зубная паста

Батарейка из картошки предназначена для разового использования. Ее применяют для получения искры путем замыкания проводов. Для изготовления элемента потребуется крупная картофелина, изолированные медные кабели, соль, деревянные палочки и зубная паста. Сборку выполняют так:

  1. Картофель разрезают на 2 равные части. В одной половине формируют выемку, куда добавляют соль и пасту.
  2. Ингредиенты перемешивают до однородной консистенции. Электролит должен заполнить углубление.
  3. В другой половине картофелины проделывают 2 отверстия на расстоянии 1-2 см. Они должны совпасть с заполненным углублением.
  4. В отверстия вводят зачищенные концы проводов, половинки совмещают. Провода должны погрузиться в состав.
  5. Части картофеля закрепляют зубочистками. Через несколько минут кабели замыкают, высекая искру для разведения огня.

Как работают плутониевые кардиостимуляторы

Как следует из термина «термоэлектрический», тепло от разлагающегося плутония используется для выработки электричества, которое стимулирует сердце. В начале 2000-х в США было от 50 до 100 человек с кардиостимуляторами, работающими на атомной энергии. Каждый раз, когда один из этих людей умирал, кардиостимулятор извлекали и отправляли в Лос-Аламос, где впоследствии извлекали и восстанавливали плутоний.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Как видно на фотографии кардиостимулятора (уже без плутония) выше, электроника устройства заключена в эпоксидную смолу. Твердый титановый корпус спроектирован таким образом, чтобы выдерживать любые вероятные события повреждения, включая выстрелы и кремацию.

Доза излучения на поверхности кардиостимулятора составляет приблизительно 5-15 мбэр (микробэр, «биологический эквивалент рентгена», единица измерения) в час от испускаемых гамма-лучей и нейтронов. По оценкам, облучение всего тела составляет приблизительно 0,1 бэр в год для пациента и приблизительно 7,5 мбэр в год для его супруги. Для сравнения, 100 мбэр — это фоновое облучение, которое человек в среднем получает за год.

Зачастую плутониевые кардиостимуляторы переживали своих владельцев. В 1973 году сотрудник Медицинского центра Ньюарк Бет-Исраэль доктор Виктор Парсоннет  установил 20-летней женщине кардиостимулятор фирмы Numec NU-5. На тот момент устройство обошлось пациентке в 23 000 долларов в пересчете на современный курс. Однако в долгосрочной перспективе ядерный кардиостимулятор оказался весьма экономным – любой другой аналогичный прибор за такой срок потребовалось бы сменить от четырех до пяти раз.

По данным Парсоннета, NU-5 установили 139 больным. Большинства их уже нет в живых.

Батарейкой в таком кардиостимуляторе, как мы уже сказали, служит радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), использующий тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов и преобразующий её в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора. По сравнению с ядерным реакциями деления, которые протекают на обычных атомных станциях, РИТЭГ гораздо более компактны. КПД у них небольшое, как и выходная мощность, однако они не требуют обслуживания и работают десятилетиями. Многие спутники, которые мы запускали в холодные глубины космоса, вроде тех же «Вояджеров», уносили с собой РИТЭГ с плутонием-238 — в этом секрет их долговечной работы.

Почему же мы не используем такие вечные батарейки везде? Дело в том, что у нас закончился плутоний-238. Когда-то его производили как побочный материал при производстве ядерного оружия. Однако те времена давно прошли, а наладить производство непосредственно плутония-238 не успели.

Не забудьте подписаться на наш канал с новостями.

Как выглядит батарейка на материнской плате

Для того, чтобы проверить, какая батарейка стоит в материнской плате компьютера, потребуется заглянуть внутрь системного блока.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Батарейка находится в соответствующем разъеме, который, обычно, расположен в правом нижнем углу материнки. Ориентиром послужит 20-pin или 24-pin коннектор для питания самой материнской платы. Зачастую именно под ним и находится батарейка. Очень часто длинные современные видеокарты закрывают доступ к батарейке, поэтому сначала рекомендуется снять графический ускоритель.

Популярные статьи  Аппаратура управления FrSky x7

Бывают случаи, когда замена батарейки не предусматривается производителем. В основном такое встречается на очень старых материнских платах. Также может быть, что батарейка несъемная. В таких случаях рекомендуется прибегнуть к помощи специалистов сервисных центров.

Как выбрать батарейку для наручных часов: рейтинг лучших

Кнопочная, плоская или маленькая батарейка, как она называется в простонародье, используется не только в кварцевых хронометрах, но и во многих других электронных устройствах. На сегодняшний день существует около 70 маркировок. Выбрать тип батарейки для наручных часов среди различных фирм-производителей можно с помощью таблицы взаимозаменяемости.

Таблица соответствия батареек для часов:

МЭК (IEC) — электротехнический стандарт Renata, GP, Varta, Duracell, Energizer Sony, Panasonic, Toshiba, National Seiko Rayovac Camelion, Golden Power,FTY REF Размеры батареек для часов, мм
SR43 (LR43) 301 SR43SW SB-A8 RW34 G12 11,6×4,2
SR44 (LR44) 303 SR44SW SB-A9 11,6×5,4
SR48 (LR48) 309 SR754SW RW38 G5 7,9×5,4
SR67 315 SR716SW SB-AT RW316 7,9×1,6
SR43 (LR43) 301 SR43SW SB-A8 RW34 G12 11,6×4,2
SR44 (LR44) 303 SR44SW SB-A9 11,6×5,4
SR48 (LR48) 309 SR754SW RW38 G5 7,9×5,4
SR67 315 SR716SW SB-AT RW316 7,9×1,6
SR62 317 SR516SW SB-AR RW326 5,8×1,6
SR64 319 SR527SW SBAE/DE RW328 5,8×2,6
SR65 321 SR616SW SBAF/DF RW321 6,8×1,6
329 SR731SW RW300 7,9×3,1
335 SR512SW SB-AB 5,8×1,2
337 SR416SW 4,8×1,6
339 SR614SW 6,8×1,4
341 SR714SW 7,9×1,4
SR43 (LR42) 344 SR1136SW RW36 11,6×3,6
346 SR712SW SB-DH 7,9×1,2
(LR42)  350 11,6×3,6
SR44 (LR44) 357 SR44W SB-B9 RW42 G13 11,6×5,4
SR58 (LR58) 361 SR721W G11 7,9×2,1
SR58 (LR58) 362 SR721SW SB-AK/DK RW310 G11 7,9×2,1
SR60 (LR60) 364 SR621SW SBAG-DG RW320 G1 6,8×2,1
365 SR1116W 11,6×1,6
(LR45) 366 SR1116SW RW318 11,6×1,6
SR69 370 SR920W SB-BN G6 9,5×2,1
SR69 371 SR920SW SB-AN RW315 G6 9,5×2,1
SR68 373 SR916SW SBAJ-DJ RW317 9,5×1,6
376 SR626W 6,8×2,6
SR66 377 SR626SW SB-AW RW329 G4 6,8×2,6
SR63 379 SR521SW SBAC-DC RW327 G0 5,8×2,1
380 SR936W 9,5×3,6
SR55 (LR55) 381 SR1120SW SBAS-DS RW30 G8 11,6×2,1
SR41 (LR41) 384 SR41SW SBA1-D1 RW37 G3 7,9×3,6
SR43 (LR43) 386 SR43W SB-B8 G12 11,6×4,2
SR54 (LR54) 389 SR1130W SB-BU G10 11,6×3,1
SR54 (LR54) 390 SR1130SW SB-AU RW39 G10 11,6×3,1
SR55 (LR55) 391 SR1120W SB-BS/ES G8 11,6×2,1
SR41 (LR41) 392 SR41W SB-B1 RW47 G3 7,9×3,6
SR48 (LR48) 393 SR754W SB-B3 G5 7,9×5,41
SR45 (LR45) 394 SR936SW SB-A4 RW33 9,5×3,6
SR57 (LR57) 395 SR927SW SBAP-DP RW313 G7 9,5×2,6
SR59 (LR59) 396 SR726W SB-BL G2 7,9×2,6
SR59 (LR59) 397 SR726SW SB-AL RW311 G2 7,9×2,6
SR57 (LR57) 399 SR927W SB-BP/EP G7 9,5×2,6

Стоит отметить, что аналоги приведенных в таблице батареек появляются регулярно.

Стеклянная емкость с электролитом

Подобная конструкция очень похожа на первую созданную батарейку. Для ее сборки понадобится:

  • стеклянная емкость (стакан или банка);
  • пластина цинка или алюминия;
  • медная пластинка;
  • провода;
  • хлористый аммоний;
  • вода.

Желательно, чтобы площади пластинок алюминия (анод) и меди (катод) были с ладонь. Это увеличит эффективность аккумулятора. К каждой пластинки припаять по проводу. После чего поместить их в банку таким образом, чтобы они не прикасались друг к другу

Также важно, чтобы пластинки были выше банки

Для приготовления электролита необходимо смешать хлористый аммоний и воду. На 0.1 л жидкости брать 50 г порошка. После чего залить полученную смесь в банку. Также электролит можно сделать из серной кислоты. Раствор должен получится 20%.

Готовый раствор влить в банку до краев. При составлении таких нескольких элементов можно получить неплохой аккумулятор способный зарядить даже энергозатратное устройство. Данный элемент питания является аналогом солевой батареи, так как схож с ней по составу.

Принцип работы атомной батарейки

Работы над подобным источником питания ведутся давно. Перспективы у такой разработки большие. Человечество получит небольшой по размерам источник питания с длительным сроком службы.

Такие работы ведутся не только в России, но и за рубежом. Уже получены первые рабочие образцы как в нашей стране, так и других. В качестве источников, помимо углерода-14, взяты Ni-63 и тритий.

Для основы этой ядерной батарейки выбран углерод-14. Этот элемент имеет преимущество перед другими изотопами, которые можно было бы использовать в атомных батарейках. Несомненными плюсами этого изотопа являются:

  • экологичность;
  • дешевизна;
  • длительный период эксплуатации.

Период полураспада этого вещества — 5700 лет и, самое главное, он нетоксичен. Для атомных батарей предлагают использовать Ni-63, который является для человека токсичным.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 летРоссийская атомная батарейка 2V на никеле-63 с периодом полураспада 100 лет

Атомная батарейка, принцип работы которой построен на преобразовании энергии из атомной в электрическую, уже не является фантастикой. Источником в ней служит радиоактивный изотоп.

Ни один аккумулятор не сравнится с ней по эффективности.

Схема строения атомной батарейки:

  1. Источник излучения. Самая простая батарейка состоит из источника, излучающего энергию. В ходе преобразований такая энергия переходит в электрическую. Еще одним компонентом батареи является коллектор, отделенный от источника диэлектрической пленкой. Принцип ее работы в том, что при распаде источник радиоактивного излучения испускает бета-лучи, которые выступают в виде положительной части батареи. А коллектор — это отрицательная часть батареи. Между ними возникает разность зарядов.
  2. Подложка. Еще одной частью батареи является «подложка». В этом качестве используется пористая карбидокремниевая гетероструктура. Это новый материал. Изготовляется эта часть путем наращивания на кремневое основание карбидной пленки. Такая подложка удешевляет стоимость батарейки. Структура продемонстрировала высокую устойчивость к радиации.
  3. Карбид кремния — это полупроводник. Он изначально способен выдерживать высокие температуры вплоть до +350°C. Он в 10 раз превосходит кремний в противостоянии радиации.

«Многоразовые» батарейки

Опытные пользователи предпочитают вместо одноразовых батареек
покупать аккумуляторные, так как их можно многократно перезаряжать. Отличить аккумуляторы
можно по надписи Rechargeable, а также по обозначенной на корпусе ёмкости в
миллиампер-часах (mAh). 

Для перезарядки нужно специальное устройство,
включаемое в розетку, его стоимость варьируется от 300 до 4 тысяч рублей.

На полках магазинов чаще можно найти никель-кадмиевые и
никель-ионные аккумуляторы. 

«Перезаряжаемые батарейки — перспективное
направление и в науке, и в производстве. Перезаряжаемые источники питания ещё и
экологичны за счёт многоразового использования. Так что скоро аккумуляторы
вытеснят одноразовые батарейки», — считает кандидат химических наук Нина Косова. 

Учёные непрерывно работают над разработкой новых
материалов. Например, новосибирский научно-исследовательский институт химии
твёрдого тела работает над синтезом натрий-ионных батарей, в перспективе
разработка магний-ионных источников тока. 

Немного теории

Устройство «на пальцах»

Схематичное устройство гальванического элемента

Предположим, что мы имеем емкость с кислотой с погруженными в нее цинковым и медным электродами (рис). Когда элемент выдает электрический ток через внешнюю цепь, цинк на поверхности цинкового электрода растворяется в растворе. Атомы цинка растворяются в электролите как электрически заряженные ионы (Zn2+), оставляя в металле 2 отрицательно заряженных электрона (e—)

Zn → Zn2+ + 2e—

Эта реакция называется окислением.

Пока цинк попадает в электролит, два положительно заряженных иона водорода (H+) из электролита объединяются с двумя электронами на поверхности медного электрода и образуют молекулу водорода (H2)

2H+ + 2e— → H2 .

Эта реакция называется восстановлением.

Электроны, используемые на медном электроде для образования молекул водорода, передаются от цинкового электрода через внешний провод, соединяющий медный и цинковый электроды. Молекулы водорода, образующиеся на поверхности меди в результате реакции восстановления выделяются в виде газообразного водорода.

Об электролите

Напряжение на ячейке зависит от кислотности электролита, измеряемой по его pH. Уменьшение кислотности (увеличение pH) вызывает падение напряжения. Используемая кислота не влияет на напряжение, кроме как через значение pH. Это не так для сильнокислых электролитов (pH <3,4), когда цинковый электрод растворяется в электролите, даже при разомкнутой цепи. Две перечисленные выше окислительно-восстановительные реакции происходят только тогда, когда электрический заряд может переноситься через внешнюю цепь.

Популярные статьи  Розы из ткани

Об электродах

Из химии: ряд напряжений металлов используется на практике для относительной оценки химической активности металлов в реакциях с водными растворами солей и кислот и для оценки катодных и анодных процессов при электролизе. Восстановительная активность металлов (свойство отдавать электроны) уменьшается, а окислительная способность их катионов (свойство присоединять электроны) увеличивается в указанном ряду слева направо. Металлы, стоящие левее, являются более сильными восстановителями, чем металлы, расположенные правее: они вытесняют последние из растворов солей. Например, взаимодействие Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu возможно только в прямом направлении. Цинк вытесняет медь из водного раствора её соли. При этом цинковая пластинка растворяется, а металлическая медь выделяется из раствора.

Наиболее распространённые металлы расположены в ряду напряжений в следующей последовательности: Li, К, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, (H2), Cu, Hg, Ag, Au.

Итого, чем дальше в этом ряду находятся металлы друг от друга, тем большее напряжение возникает между ними.

Теоретические выводы

  1. Получается, что энергия исходит не от лимона или картофеля, а от химического изменения цинка, когда он растворяется в кислоте. 
  2. Чем выше кислотность (меньше pH) электролита (но до pH <3,4), тем выше напряжение
  3. Чем дальше в ряду напряжения металлов находятся друг от друга электроды, тем выше напряжение
  4. Между одинаковыми электродами напряжение должно быть 0
  5. О значимой силе тока в подобных экспериментах говорить не приходится. Она, конечно, прямо пропорциональна площади электродов, но площадь эта такова, что для получения аналога среднестатистического автомобильного аккумулятора потребовалось бы несколько миллионов ячеек из лимонов.

Можно приступать в проверке.

https://www.youtube.com/watch?v=M9QV62dypYEVideo can’t be loaded because JavaScript is disabled: Как сделана батарейка (https://www.youtube.com/watch?v=M9QV62dypYE)

Вторая жизнь пальчиковых батареек

Пальчиковые батарейки бывают щелочными, солевыми, аккумуляторными. Первые две разновидности одноразовые, они различаются емкостью и сроком службы (щелочные работают дольше).

Аккумуляторные элементы заряжаются с помощью специального устройства. При необходимости их тоже можно быстро реанимировать, но после определенного количества зарядок они выйдут из строя.

Как зарядить батарейку с помощью зарядных устройств?

В зарядные устройства можно вставлять только аккумуляторные батарейки, на них написано, что они подходят для многократной перезарядки. Вставлять в ЗУ обычные элементы не имеет смысла, так как работают они от силы внутренней химической реакции. Чтобы ее восстановить, нужно менять содержимое, что невозможно в домашних условиях.

Способ зарядки аккумулятора зависит от типа зарядного устройства. Есть простые модели — в них вставляются элементы, и устройство подключается к сети. Индикация появляется только при полном заряде (для элементов емкостью 2400 mAh это примерно 23 часа зарядки). Существуют ЗУ, позволяющие управлять процессом, с ними работают согласно инструкции.

Механическое воздействие

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Пальчиковые или мизинчиковые батарейки можно реанимировать с помощью физического воздействия. Оно позволит задействовать остатки электролита, которые еще не вступали в реакцию. Для реанимации элемента питания можно:

  • постучать батарейками друг о друга;
  • использовать молоток, столовую ложку или другой тяжелый предмет (можно не бояться разбить батарейку);
  • сжимать батарейку по центру с помощью плоскогубцев.

Еще один действенный метод воздействия – нагревание. Его осуществляют с помощью:

  • зажигалки или газовой конфорки: это самые опасные способы, так как батарейку легко перегреть, можно обжечься;
  • горячей воды: в нее нужно положить элемент в полиэтиленовой упаковке, подождать 20 минут, просушить;
  • радиатора отопления.

В период тотального дефицита продолжительная жизнь батарейки была необходимостью. Тогда солевые батарейки кипятили, высушивали, обматывали изолентой и вставляли обратно. Любой из перечисленных методов увеличит срок работы элемента питания на несколько дней, но только один раз. Повторно оживить батарею не получится, так как химическая реакция в ней прекратится.

Химическая зарядка: способ для специалистов

Химическая зарядка обычных батареек требует достаточных усилий и сноровки, но в целом безопасна. Для ее осуществления понадобится 10-процентная соляная кислота или концентрированный уксус. Далее нужно:

  1. вскрыть корпус и проделать две дырочки вблизи угольных стержней;
  2. ввести жидкость с помощью шприца;
  3. оставить батарейку на несколько часов;
  4. закрыть отверстия воском, пластилином или герметиком.

Все эти манипуляции непросто выполнить в домашних условиях, но они дадут лучший результат, чем механическое воздействие. Через несколько дней батарейку все равно придется заменить.

Как вставить батарейку в материнскую плату

Сначала потребуется извлечь старую батарейку.

  • Сначала нужно ослабить соответствующие зажимы по бокам от разъема. Если батарейка сидит очень плотно, то воспользуйтесь отверткой.
  • Чтобы установить новую батарейку в гнездо, достаточно положить ее сверху и слегка надавить до характерного щелчка боковых фиксаторов. Затем проверьте плотность посадки батарейки. Правильное расположение — маркировкой вверх.

Учтите, что при извлечении старой батарейки, все настройки БИОСа сбрасываются до стандартных, поэтому предварительно подготовьте профиль с вашими настройками. А после замены батарейки — просто загрузите его.

В ноутбуках же процедура может быть значительно сложнее. В целом, порядок действий такой же, как и при любых других простых операциях. Отсоединяете аккумулятор и откручиваете нижнюю крышку для быстрого доступа к оперативной памяти и жесткому диску. Если такую крышку производитель не предусмотрел, то придется разбирать весь корпус, чтобы получить доступ ко всей поверхности материнской платы. И только затем вы сможете поменять батарейку. Если у вас нет опыта в таком деле, то лучше отдайте ноутбук квалифицированному мастеру. В противном случае вы рискуете получить нерабочий девайс из-за случайно задетых компонентов в процессе сборки.

Батарейка из монет

Конструкцию из монет в качестве простейшего гальванического элемента также называют Вольтов столб. Для его изготовления понадобится:

  • медные монеты (например, по 10 или 50 копеек);
  • фольга;
  • бумага;
  • уксус или очень соленная вода.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Для красоты конструкции необходимо выбирать монеты одного номинала. Также перед экспериментом их ненадолго окунуть в уксус. Это устранит налет и загрязнения. После чего необходимо вырезать из бумаги и фольги элементы по форме монеток. Их количество должно быть на 2 меньше, чем монет.

Вольтов столб собирается так:

  1. Бумага смачивается в растворе уксуса или соленной воды и прикрепляется к монетке.
  2. Сверху на бумагу кладется круг из фольги.
  3. Далее кладется следующая монетка.
  4. Этапы повторяются пока не кончатся монеты в выбранном количестве.
  5. Конструкция должна получиться такой, чтобы с одного конца была монета (+) последним элементом, а с другого фольга (-).

Чем больше монет будет задействовано в эксперименте, тем большее напряжение выдаст батарейка

Важно понимать, что после эксперимента монеты, возможно, не будут пригодны для использования. Элементы могут покрыться ржавчиной

https://www.youtube.com/watch?v=msP0Opwz6t4Video can’t be loaded because JavaScript is disabled: Как сделать батарейку из монет в домашних условиях. (https://www.youtube.com/watch?v=msP0Opwz6t4)

Основные способы восстановления

Способов восстановления довольно много, но если вашему телефону уже не один год – ни один из них не принесет долгосрочного результата. Неисправности можно разделить на две основные категории:

  1. Физическое старение устройства и потеря ёмкости батареей.
  2. «Глубокий разряд» смартфона, делающий невозможным использование штатного зарядного адаптера из-за недостаточного напряжения на контроллере.

Как сделать ядерную батарейку для домашних часов, которая будет работать более 10 лет

Современные литиевые аккумуляторы нельзя восстанавливать так же, как и старые щелочные батарейки. Если батарея уже отработала свой срок и серьезно потеряла ёмкость – рекомендуется заменить её на новую. Ниже описано, как восстановить полностью разряженный аккумулятор телефона.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: