Esperimenti su pila Daniell ricaricabile

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experimentator

2017-04-12 10:56

salve come avevo detto antecedentemente sto proseguendo i miei studi ed i miei esperimenti su una pila Daniell ricaricabile . Io credo che questo tipo di pila potrebbe essere utilizzata ancora oggi dopo più di 100 anni dalla sua versione originale , naturalmente apportando le opportune modifiche  che la tecnologia di oggi ci consente :

Un esempio scolastico della pila è questo :

Ora come si può vedere questo modello è solo teorico e non riuscirebbe mai a poter  accendere una lampadina , per svariati motivi e per prove pratiche già effettuate  . In primis l'intensità di corrente è irrisoria , secundis il voltaggio è solo di 1.2 V .

Mostro in anteprima una mia idea di lavoro . Dopo avrò tempo di commentarla .

Beefcotto87

2017-04-12 12:18

Metti in minuscolo il titolo, per favore ;-)

LuiCap

2017-04-12 12:24

Se inserisci nel circuito una lampadina adatta e se utilizzi soluzioni acquose più concentrate di 1 M la lampadina si illumina eccome :-)

luigi_67

2017-04-12 13:25

Ne realizzai due qualche mese fa per far vedere come funzionava la cosa a mio figlio piccolo, fatte esattamente come nello schema.

Un elemento accende un led giallo, due elementi messi in serie in serie riescono ad accendere un led rosso. Se le lastrine metalliche utilizzate non sono minuscole e le soluzioni sono abbastanza concentrate, anche una piccola lampadina da 1,5V può accendersi senza problemi.

Devi utilizzare accorgimenti per tenere più bassa possibile la resistenza interna della pila... su questo il ponte salino ha una grossa responsabilità.

Per la cronaca, il led rosso nella configurazione come dicevo sopra è rimasto acceso tre settimane....

Buon divertimento.... :-)

Un saluto

Luigi

NaClO

2017-04-12 13:35

Visto che il ponte salino ha una resistenza interna elevata,io proverei con questa conformazione: http://blog.libero.it/paoloalbert/13501471.html

TrevizeGolanCz

2017-04-12 13:39

Ma hai letto bene il post di Al NaClO ?? La sua configurazione gli ha dato problemi non da poco...il setto poroso aveva una resistenza elettrica troppo elevata.

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luigi_67

2017-04-12 13:53

Vi metto una foto di quello che ho fatto io.... 

Nei becher ho messo due laminette metalliche per aumentare la superficie esposta e come ponte salino ho utilizzato un tubicino ripieno della soluzione salina e chiuso alle estremità con dell'ovatta sintetica.

La cosa è migliorabile ma già così ha avuto un buon risultato.

pile serie.jpg
pile serie.jpg

Ho anche ritrovato gli appunti che avevo preso all'epoca (è di un anno fa, pensavo meno....), il tempo di sistemarli e magari posto l'esperienza qua.

Un saluto

Luigi

experimentator

2017-04-12 13:59

Ok grazie per le risposte , ma vorrei mostrare quello che ho realizzato .

Nella foto allegata ho disposto 10 elementi o celle composte da lamine di Zinco e spire di rame per aumentare il contatto delle soluzioni .

Ho ottenuto una tensione superiore a 12 V esattamente 13.8 V .


Confermo nuovamente che il ponte salino ha una resistenza troppo elevata per poter pensare di fare una pila decente . Il setto poroso è troppo pesante , quindi come soluzione nemmeno l'ho considerato . Quello mostrato da luigi è l'esempio classico della pila , ma anche esso da scartare ai fini pratici . 

Nella foto sotto mostro cosa ho realizzato . Sul fondo delle celle vi è una apertura che mette in comunicazione i due compartimenti anodo e catodo , a separarli ho messo della bentonite , qualche cc . di lettiera per gatti . La pila funziona perfettamente . Ho acceso una lampada a tre led , che è stata funzionante per oltre un mese . Avevo previsto che doveva rimanere accesa per oltre 3 mesi i base ai reagenti chimici messi nelle celle , ma l'ho fermata prima ,per verificare le condizioni degli elettrodi se si erano consumati . 

Direi che erano poco usurati . Ho fatto delle prove di ricarica  di qualche ora , saltuariamente e la pila sembrava ricaricata, aumentava la tensione , che da 11-12 V arrivava a oltre 13.5 V .

Seguono altre note.

daniellprima1.jpg
daniellprima1.jpg
daniellprima2.jpg
daniellprima2.jpg

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zodd01

2017-04-12 15:00

Puoi descrivere meglio come hai realizzato questa pila ?

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NaClO

2017-04-12 18:41

TrevizeGolanCz ha scritto:

Ma hai letto bene il post di Al NaClO ?? La sua configurazione gli ha dato problemi non da poco...il setto poroso aveva una resistenza elettrica troppo elevata.

Non per far polemica:Letto,ma ha detto anche che il setto ha una resistenza minore.

experimentator

2017-04-12 19:48

l pila Daniell  come descritta nei libri di testo è assolutamente improponibile per realizzare una batteria funzionante . anche io ho iniziato a fare i primi esperimenti nella maniera classica  , come si vede da questa foto. Difetti, peso eccessivo , scarsa conducibilità elettrica , alta resistenza interna .

Il ponte tende ad inquinarsi , infatti il solfato di rame o meglio lo ione rameico tende a passare il ponte a spostarsi sulla soluzione di Zinco a lungo andare .

Peggio di peggio un ponte fatto di una carta umida imbevuta o da cotone imbevuto. 

Certo i difetti sono tanti ma molti difetti li ho superato cercando soluzioni alternative nuove . 

La Pila Daniell con il separatore di porcellana porosa è assolutamente fuori discussione per fare una pila moderna dove contano i kWh/kg .


zodd01 ha scritto:

Puoi descrivere meglio come hai realizzato questa pila ?

Zodd ho iniziato con la pila tradizionale come descritto , ma ho pensato di semplificare e modernizzare il tutto riducendo il peso notevolmente diciamo un decimo della pila iniziale . Infatti una pila con bicchieri o una pila Daniell tradizionale pesa più di mezzo kg , mentre io con 500 gr ho realizzato 10 celle in serie con 12-13V totali . 

La batteria è realizzata prendendo dei pannelli di policarbonato che vendono al bricocenter . Tagliati supergiù 15x30 cm . Ogni cella misura 8*10mm .

La parte di sotto delle celle di policarbonato presente delle aperture di qualche cm fatte apposta per far comunicare le due soluzioni a mo di ponte salino .

Il fondo viene riempito con bentonite per gatti che tappa il passaggio tra le due soluzioni di ZnSO4 e CuSO4 . Nella soluzione di sinistra in pratica il polo negativo , dove stà l'elettrodo d Zn , non ho messo ZnSO4 ma semplice soluzione di sale da cucina , mentre a destra polo positivo ho messo Solfato rameico .

Facendo in questo modo si parte con un voltaggio maggiore in quanto quello che conta all'inizio è la conc. di Cu++ come descritto nella formula di Nerst. Ma sono allo studio altre alternative di soluzioni ancora migliori per aumentare la corrente di spunto . 

Ciao.

PILA%20ZINCO%20RAME%20PRIMA[1].JPG
PILA%20ZINCO%20RAME%20PRIMA[1].JPG

experimentator

2017-04-19 16:23

Come ho detto antecedentemente il mio tentativo è realizzare una pila Zinco-rame ricaricabile .

Vi sono diversi punti critici .

Elettrodi , setto poroso , o ponte salino , conducibilità della soluzione . 

Nel tentativo di realizzare degli elettrodi porosi che espongano la massima superficie di scambio ionico ho realizzato degli elettrodi per elettrodeposizione .

Nella foto sotto si può notare la elettrodeposizione di Zinco realizzando un elettrodo poroso con ampia superficie di scambio .

IMG_20170405_113411.jpg
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IMG_20170405_112546.jpg
IMG_20170405_112546.jpg

experimentator

2017-06-06 14:51

Riporto gli Ultimi esperimenti sulla pila daniell ricaricabile , ma vi sono delle cose che non mi convincono   . La pila è parzialmente ricaricabile . Vedere foto allegata nella posizione segnata 1-2- 9 , vi è un deposito bianco sul fondo che dovrebbe essere di solfato di Zn o idrossido di zinco .   Vedere nella posizione 9 delle bollicine evidenti di gas che dovrebbe essere H2.  Ora ho analizzato diverse opzioni di reazioni redox .  Cu2+ 2e- > Cu    riduzione di rame al catodo . Fase di scarica .    V= +0.337  Zn2 +2e- <  Zn   ossidazione  Zn all'anodo  . Fase di scarica .      V = -0.760 In fase di carica con il catodo sul polo di zinco dovrebbero avvenire le reazioni inverse : Cu2+ 2e- <Cu    ossidazione di rame all'anodo . Fase di carica .    V= +0.337  Zn2 +2e- >  Zn   riduzione Zn al catodo  . Fase di carica .      V = -0.760  Ma questo avviene parzialmente , non nelle posizioni 1-2-9 delle celle elettrochimiche .  Tra le reazioni redox da me ipotizzate vi sono : 2H3O+  +2e-              <>    H2  + 2 H2O                           V = 0.0  O2   + 2H2O  + 4 e-    <>   4 OH -                                     V = +0.40  2H2O +2e-                 <>   H2 + 2 OH-                              V=  -0.83  Ora in ambiente alcalino nessuna delle reazioni dovrebbe avvenire .

daniellprima9.jpg
daniellprima9.jpg

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Mario

2017-06-06 18:12

Stasera sono in vena di dare consigli.

Devo aggiungere che i tuoi esperimenti ne hanno assai bisogno.

Iniziamo dicendo che la Daniell non è ricaricabile. Punto e basta. Ogni esperimento in tale senso è una pura perdita di tempo. Non mi dilungo sulla spiegazione del fenomeno perchè esula dalle finalità del forum.

Parlando della realizzazione del marchingegno seriale, si nota la scarsa qualità della realizzazione e la mancanza delle informazioni. I risultati degli esperimenti vanno sempre accuratamente descritti evitando nel contempo tutto il superfluo e le ipotesi non dimostrabili. Per esempio, quando dici che la pila è parzialmente ricaricabile, è necessario dire come è avvenuta la ricarica (voltaggio, intensità di corrente e tempo di applicazione) e descrivere i fenomeni osservati (formazione di gas, depositi di metallo, etc.). Ipotizzare che un deposito possa essere solfato o idrossido di zinco è insufficiente. Due sostanze così diverse si riconoscono con una semplice analisi. Lo stesso vale per l'H2.

Poi è auspicabile studiare e informarsi. Vedere cosa hanno già fatto gli altri ( a partire proprio dal Daniell) e partire da lì per eventuali varianti. 

Si scoprirà così che la Daniell aveva il pregio di non liberare gas durante il suo funzionamento ( e quindi di non polarizzarsi) e che sebbene la corrente che erogava fosse relativamente modesta, ciò non fu mai visto come un difetto grave. La sua piuttosto elevata resistenza interna la proteggeva infatti dai cortocircuiti e la corrente in uscita era decisamente costante nel tempo, almeno fino a quando il rame non si depositava anche sul setto poroso.

Interessante fu poi la sua evoluzione tecnica che portò alla costruzione della cosidetta cella a gravità, nella quale si evitava addirittua il setto poroso approfittando della diversa densità delle soluzioni a base di Cu e Zn. Tale siffatta pila aveva indubbi vantaggi come la lunga durata e possibilità di sostituire il solfato di zinco man mano che diventava più concentrato. Lo stesso rame poteva essere recuperato come metallo a pila esaurita. Tra l'altro non congelava facilmente e uno strato di paraffina liquida evitava persino l'evaporazione.

saluti

Mario

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experimentator

2017-06-06 22:52

Mario ha scritto:

. Non mi dilungo sulla spiegazione del fenomeno perchè esula dalle finalità del forum.

Grazie Mario per le tue informazioni anche se non sono d'accordo su questa tua affermazione , in quanto il forum dovrebbe proprio essere il luogo dove si scambiano idee ed esperienze .  Naturalmente avevo letto qualcosa su quanto hai detto , alcune tue affermazioni sono corrette infatti io sto tentando di modificare la pila daniell per fare un ibrido tra una pila daniell ed una pila alcalina .  Purtroppo io non ho un laboratorio attrezzato su cui verificare le mie ipotesi e perciò  vado tentoni o a prove.  Il primo esperimento era fatto con CuSO4  come la pila daniell , ma sto cercando di variare la composizione utilizzando Cu(OH)2 i soluzione alcalina di NaOH , oppure CuCl2 con NaCl , oppure CuO con NaOH.  La Pila come ho detto è parzialmente ricaricabile in quando utilizzando una lampada e facendola funzionare noto un calo della tensione e degli ampere dopo parecchio tempo di utilizzo . Essendo una pila in serie da 10 celle, ottengo 12 V , la ricarico con un carica batterie da auto , lasciandola in carica tutta la notte .  Dopo rimetto la lampadina controllo i volt e qui ampere erogati e questi sono come allo stato iniziale prima di scaricarsi . Questo l'ho fatto decine di volte .   Come puoi vedere dalla foto solo alcune delle celle presentano il fenomeno della deposizione di quella sostanza bianca. Puoi notare nella cella 9 la presenza di bolle ed intorbidimento della soluzione , mentre nelle altre celle non si nota . Come mai questo comportamento anomalo su questa sola cella ?

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