Батарейка Карпена (Karpen's Pile)

[post0951]

Спасибо за сообщения!


В сухом остатке для себя на текущий момент примерно складывается следующее:
- Батарея Хатчисона/Бедини скорее всего может характеризоваться как гальванический элемент с повышенной энергоемкостью, относительно долгой эксплуатацией. Ожидаемо может развиваться в направлениях увеличения долговечности/дешивизны/максимального выхода энергии с единицы веса.
- Батарею Карпена - можно рассматривать как "вечный" источник энергии основанный на тепловых движениях молекул/ионов (температура глубокого космоса / температура реликтового фона равна 2.725 +/- 0.001 Кельвина, т.к. движение молекул при этой температуре не прекращается - теоретически срок работы батареи Карпена, при правильном подборе электролита и электродов, можно приравнять к сроку жизни вселенной). При учете "импульсного" съема энергии (встраивании в технологический процесс) - вполне возможно получить работоспособное устройство с низким рабочим напряжением (для электронных устройств) и значительными токами. Батарея Карпена является исключением (опровергает) 2 начала термодинамики. Как готовую, промышленно воспроизводимую батарею Карпена - можно рассматривать "Найквистор" Ю.Е.Виноградова.
- Замбониев столб / батарея Василия Петрова, так же является "вечным" источником энергии, в котором низкий рабочий ток нивелирован высоким напряжением. Где то встречал (ссылки не могу найти), что Замбониев столб был использован в военной разработке как источник низко-токового анодного напряжения в радиоэлектронном устройстве.
Однозначно для себя взял на заметку Замбониев столб, как высоковольтный малоамперный источник напряжения в качестве вспомогательного в возможных технических решениях (например - люстра Чижевского, замена электретов…).

 

[MASTER]

Звездная батарея!

[youtube]LaAK7GbQovY[/youtube]

 

[moderator]

Гетероэлектрик говорят!?

А где почитать?

 

[post0951]

В продолжение темы батареи Карпена.

Импульсные свойства батареи Карпена (медленный самозаряд и быстрый разряд в нагрузку) можно убрать (как один из вариантов): созданием нескольких единичных элементов и последовательным их переключением на общую нагрузку, для создания в нагрузке тока постоянной величины (в идеале при разряде последнего единичного элемента, первый элемент должен успевать самозарядиться). При этом можно ожидать не очень значительные итоговые габариты источника питания, например для радиоприемника, звуковых устройств, фонарика, подсветки-светлячка для рамок…

Может оказаться интересным включение батареи Карпена вместо одного из конденсаторов в трехточечных генераторах, при этом она может работать как электроемкость=источник энергии (например можно рассмотреть адаптированную замену емкости С3 в классической схеме емкостной трехточки на рисунке 3 <a class="postlink" href="http://naf-st.ru/articles/generator/lcgen" onclick="window.open(this.href);return false;">http://naf-st.ru/articles/generator/lcgen</a> ). Теоретически здесь могут быть скрыты какие либо нелинейные проявления работы схемы. Для определения номинальной емкости батареи (в Фарадах), скорее всего удобно использовать подсчет времени разряда батареи на 95% от первоначальной величины, через известное сопротивление: t=R*C, C=t/R.

Теоретические лежащие на поверхности предпосылки для изменения скорости заряда батареи - изменение параметров электролита, скорости движения ионов (<a class="postlink" href="http://clck.yandex.ru/redir/AiuY0DBWFJ4ePaEse6rgeAjgs2pI3DW99KUdgowt9XvqxGyo_rnZJvNQ-8CyF92_dCaCQ66mjNLBkHaVj_pfIcyTzC5RaPHSpf-vs_TQxGnjXKHefamGSjIea3ZCEnI-RRUiHiJF0aYDNFaGIM_5XWwhOxEG8ACr76jSR7wIY1gPv6A1spdb4a5oNsIWS0RmT4Y_l92nZ2A?data=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&b64e=2&sign=7cd431e8418a0e3ef129e4f218094a94&keyno=8&l10n=ru&mc=4461&i=6" onclick="window.open(this.href);return false;">http://clck.yandex.ru/redir/AiuY0DBWFJ4 ... c=4461&i=6</a> ).

Для увеличения токов разряда батареи наиболее простой путь - увеличивать площадь электродов элемента (при этом ожидается увеличение времени заряда элемента). Близкие промышленные аналоги - конденсаторы, ионисторы и аккумуляторы.


По конденсаторам в классической физике давно изучена и нормируется для промышленных конденсаторов - Диэлектрическая абсорбция ( <a class="postlink" href="http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5%EA%F2%F0%E8%F7%E5%F1%EA%E8%E9_%EA%EE%ED%E4%E5%ED%F1%E0%F2%EE%F0" onclick="window.open(this.href);return false;">http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5% ... 0%F2%EE%F0</a> ):
"Если заряженный конденсатор быстро разрядить до нулевого напряжения путём подключения низкоомной нагрузки, а затем снять нагрузку и наблюдать за напряжением на выводах конденсатора, то мы увидим, что напряжение на обкладках снова появится как если бы мы разрядили конденсатор не до нуля. Это явление получило название диэлектрическая абсорбция (диэлектрическое поглощение). Конденсатор ведёт себя так, словно параллельно ему подключено множество последовательных RC-цепочек с различной постоянной времени. Интенсивность проявления этого эффекта зависит в основном от свойств диэлектрика конденсатора.
Подобный эффект можно наблюдать практически на всех типах диэлектриков. В электролитических конденсаторах он особенно ярок и является следствием химических реакций между электролитом и обкладками. У конденсаторов с твердым диэлектриком (например, керамических и слюдяных) эффект связан с остаточной поляризацией диэлектрика. Наименьшим диэлектрическим поглощением обладают конденсаторы с органическими диэлектриками: тефлон (фторопласт), полистирол, полиэтилентерефталат, поликарбонат.
Эффект зависит от времени зарядки конденсатора, времени закорочения, иногда от температуры. Количественное значение абсорбции принято характеризовать коэффициентом абсорбции, который определяется в стандартных условиях."

Развитие конденсаторов - ионисторы. К сожалению на данном этапе в интернете информацию о возможности самозаряда ионисторов не выявил. В ионисторах электроды обычно изготавливаются из пористых химических веществ с большой удельной поверхностью. Часто один электрод инертен, второй может обратимо растворяться (восстанавливаться) Например патент (RU2140681 "Ассиметричный электрохимический конденсатор) <a class="postlink" href="http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC=RU&NR=2140681C1&KC=C1&FT=D&ND=3&date=19991027&DB=EPODOC&locale=ru_ru" onclick="window.open(this.href);return false;">http://worldwide.espacenet.com/publicat ... cale=ru_ru</a>
В патенте Пример 1: инертный электрод - углеродистый материал (активированный уголь), второй гидрооксид никеля (широко применяется в производстве щелочных аккумуляторов, относительно легко синтезируется например из NiSO4•7H2SO4 и NaOH <a class="postlink" href="http://knowledge.allbest.ru/chemistry/3c0b65625a3bc78b4c53a88421206c27_0.html" onclick="window.open(this.href);return false;">http://knowledge.allbest.ru/chemistry/3 ... c27_0.html</a> , электролизом <a class="postlink" href="http://patentdb.su/1-44971-sposob-polucheniya-gidrata-zakisi-nikelya-ehlektroliticheskim-putem.html" onclick="window.open(this.href);return false;">http://patentdb.su/1-44971-sposob-poluc ... putem.html</a> ), электролит - водный раствор гидроокиси калия
Пример 2: инертный электрод - фольга из свинца, второй электрод диоксид свинца (очень хороший проводник тока), в качестве электролита серная кислота.

Попытка реализации на коленке простого квази-ионистора (подложка=первый электрод - алюминиевая фольга площадью примерно 150 см.кв., на которую накладывается простая бумага как диэлектрик, на бумагу свободно высыпается 1 таблетка медицинского активированного угля, активированный уголь плотно прижимается вторым электродом из алюминиевой фольги площадью примерно 150 см.кв., электролит слабый раствор магнезии из аптеки), при первом приближении показала более низкие токи разряда по сравнению с парой медь-алюминий.
Устойчивый ток разряда в режиме короткого замыкания на измеритель тока - 0,12 мА (ток падает с единиц мА до указанной величины, измерение в течение 5-10 минут). Напряжение в режиме холостого хода - до 0,7В.


По аккумуляторам. Опять же к сожалению на данном этапе в интернете информация о самозаряде аккумуляторов - плотно "забита" информационным мусором. Многие типы аккумуляторов имеют развитые площади электродов, содержат в конструктиве химически разные электроды. Согласно описаниям равнодушен к полному разряду Ni-Cd аккумулятор. Для эксперимента был вытащен из хлама "убитый" никель-кадмиевый аккумулятор емкостью 0,7 Ач размер АА. Аккумулятор не заряжался более 2-х лет, для чистоты эксперимента он был накоротко замкнут на 15 часов. После снятия КЗ, напряжение на аккумуляторе в районе погрешности измерителя напряжения (2-3 мВ), ток единицы мкА. Самозаряд - более 16 часов. Примерное напряжение после самозаряда 0,2В. Ток в режиме короткого замыкания на измеритель тока в первый момент 3-5 мА, быстро снижающийся до десятых и сотых долей мА. Что сильно опечалило по этому типу "батареи Карпена" - после короткого замыкания, напряжение на аккумуляторе падает с 0,2В до единиц мВ (примерно 3-5 мВ) и очень медленно вырастает.

 

[MASTER]

Гетероэлектрик говорят!?

А где почитать?

ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО ИЗ ГЕТЕРОЭЛЕКТРИКА
Использование: для изготовления оптических фильтров. Оптическое стекло из гетероэлектрика включает прозрачную матрицу, например SiO2, с распределенными в ней наночастицами полупроводника, например Ве2Те 3, с линейными размерами много меньше длин волн оптического спектра. Указанные наночастицы имеют форму эллипсоидов вращения с отношением длин малых полуосей а к длинам больших полуосей b в интервале 0,2-0,1 и расположены в матрице в форме кубической решетки с плотностью порядка 0,1 объемных долей. Техническая задача изобретения - увеличение показателя преломления стекла. 2 ил.



ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область изобретения. Изобретение относится к оптике, в частности к оптическим материалам для управления направлением электромагнитного излучения, интенсивностью, параметрами оптического луча, длиной волны излучения и может быть использовано для повышения разрешающей способности оптических систем, для создания светосильных линз, призм и других элементов.
Описание уровня техники. Современные оптические материалы имеют показатель преломления в пределах 1.3-1.8 [1]. Недостатком таких материалов является относительно низкий коэффициент преломления. Действительно, увеличение показателя преломления приводит к улучшению характеристик элементов оптических систем. Так, например, оптическая сила линзы есть
Ф=(n-1)(1/r 1-1/r2)+d(n-1)2 /nr1r2, где
n - показатель преломления,
d - толщина линзы,
r 1, r2 - радиусы кривизны поверхностей линзы.
Таким образом, увеличение показателя преломления ведет к увеличению оптической силы линзы и к уменьшению ее размеров. Другим примером увеличения разрешающей способности оптической системы является микроскоп. Для большого показателя преломления уменьшается диаметр изображения бесконечно малой светящейся точки (диск Эри), где сосредоточено 84% световой энергии точки. Диаметр изображения точки есть d=1,22 /nsin , где - длина волны излучения, -апертурный угол. Таким образом, помещая прозрачную среду с между объективом микроскопа и объектом можно увеличить разрешающую способность микроскопа более чем в n раз.
В природе существуют также материалы с показателем преломления 2-4 и в исключительных случаях до 8-10. Это - полупроводниковые соединения [1]. Однако они не применяются для создания оптических устройств с целью повышения разрешающей способности в видимом диапазоне из-за высокого коэффициента поглощения.
Известен также гетероэлектрик [2] - вещество для управления электромагнитным излучением, частным случаем которого является оптическое стекло [3], включающее прозрачную матрицу с гомогенно распределенными в ней наночастицами металла, различных геометрических форм с линейными размерами много меньше длин волн оптического спектра, которое выбрано в качестве прототипа данного изобретения. Недостатками известного указанного оптического стекла, используемого главным образом в качестве светофильтра, также является недостаточно высокий коэффициент преломления.
Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков и увеличение показателя преломления оптического стекла.
Раскрытие изобретения. В соответствии с данным изобретением поставленная цель достигается в предлагаемом оптическом стекле из гетероэлектрика за счет того, что в известном оптическом стекле, включающем прозрачную матрицу, например SiO2, с распределенными в ней наночастицами полупроводника, например Ве2 Те3, с линейными размерами много меньше длин волн оптического спектра указанные наночастицы имеют форму эллипсоидов вращения с отношениями длин малых полуосей а к длинам больших полуосей b в интервале от 0,2 до 0,1 и расположены в указанной матрице в форме кубической решетки и с объемной плотностью порядка 10%, причем неточность относительного расположения соседних наночастиц не превышает b, а неточность значений а и b и их отношения для частиц данного оптического стекла не превышает 15%.
Краткое описание чертежей.
На Фиг.1 изображена схема расположения наночастиц в матрице предлагаемого оптического стекла из гетероэлектрика. Е изображает падающее электромагнитное излучение, поляризованное вдоль большой оси эллипсоидных наночастиц, а и b - длины полуосей эллипсоида вращения, r - расстояние между наночастицами, р и m - поляризуемости наночастиц и матрицы соответственно.
На Фиг.2 изображена зависимость показателя преломления гетерогенной среды (кривая 1), изображенной на Фиг.1, и ее коэффициента поглощения (в см-1, кривая 2) от объемной концентрации наночастиц в матрице.
Осуществление изобретения. В данном изобретении показатель преломления увеличивается за счет эффекта наведенной электромагнитным полем прозрачности в сочетании с эффектом локального поля Лоренца.
В соответствии с формулой Лоренц-Лоренца [4] электромагнитное поле излучения, действующее на частицу среды (локальное поле), увеличивается и описывается

Где Е есть Фурье компонента максвелловского электромагнитного поля, Р - Фурье компонента поляризации среды. Уравнение (1) ведет к выражению для диэлектрической функции среды ((Клаузиуса-Мосотти), содержащей наночастицы:

где к - поляризуемость одиночной частицы сорта к, Nк ее концентрация в объеме среды. Известно, что слабое излучение с длиной волны больше размера частиц вызывает самофазировку колебаний ее частиц-диполей и к росту, тем самым, взаимодействия среды с полем. Одним из проявлений такого суперкогерентного взаимодействия является рост дисперсии среды вследствие того, что локальное поле, действующее на частицу среды, сильно отличается от среднего поля на длине волны поля. Малое поглощение прозрачной среды способствует достижению критического значения поляризуемости среды. Выбирая подходящую среду, материал, размеры, форму, взаимное расположение и концентрацию наночастиц, можно создать условия, когда наступает так называемая катастрофа Клаузиуса-Мосотти, обусловленная самофазировкой колебаний частиц среды, взаимодействующих через спонтанное излучение, и ведущая к тому, что диэлектрическая функция среды, содержащей указанные наночастицы, соответственно показатель преломления, будет стремиться к бесконечности.
Действительно, рассмотрим среду, в которой частицы эллипсоидного типа сделаны из материала с диэлектрической функцией р и помещены в диэлектрическую матрицу - среду с диэлектрической функцией m. При этом наночастицы могут быть из прозрачного диэлектрика или из полупроводника. Размер частиц меньше, чем длина волны электромагнитного поля, и поэтому каждая частица может рассматриваться в качестве диполя. Для простоты рассмотрения положим, что все частицы имеют одну и ту же ориентацию и электромагнитное поле поляризовано вдоль большой оси частицы, а потерями в среде пренебрежем. В зависимости от концентрации наночастиц диэлектрическая функция гетерогенной среды линейно растет для малых концентраций [5]. Когда вклад наночастиц становится порядка диэлектрической функции матрицы, то кроме дипольного взаимодействия с атомами среды наночастицы начинают взаимодействовать друг с другом через ближнее поле. Это обуславливает их когерентное взаимодействие со средой. Наночастица, рассматриваемая как диполь, ведет себя в электромагнитном поле как гармонический осциллятор. Энергия хаотических колебаний осцилляторов с концентрацией N в единице объема есть Eмин=EN, в то время как для самофазирующихся (когерентных) колебаний наночастиц эта энергия Eмак=EN2. Таким образом, самофазировка колебаний наночастиц в поле в N раз повышает их энергию и, как следствие, диэлектрическую функцию и показатель преломления гетерогенной среды.
Известными методами легко рассчитать необходимую для указанной самофазировки концентрацию наночастиц. Например:
Поляризация отдельной наночастицы [5]

где; V0 - объем наночастицы, = p/ m a 0<k<1, где k есть параметр деполяризуемости, зависящий от формы частицы.
Для гетерогенной среды, таким образом, будем иметь

где N0 - концентрация наночастиц, а 4 N - описывает матрицу среды с величиной объемной концентрации частиц :

Вставив уравнение (3) в уравнение (4), имея в виду (5), можно найти ту концентрацию, при которой выполняется условие (4):

Так, для матрицы из стекла с m=1.332 и полупроводниковых частиц Ве2Те3 с p=92 [1], если к=0.01, что соответствует отношению осей элипсоида b/а=6.2 [4], то получим из (6), что =0.07 - критическая концентрация частиц для катастрофы Клазиуса-Мосотти. Показатель преломления гетерогенной среды n=Re( ) определяется из соотношения (2) как функция объемной концентрации наночастиц. Расстояние r между наночастицами оценивается из соотношения =V0/V1, где V1=2br2 - объем, приходящийся на одну наночастицу, а объем наночастицы-эллипсоида вращения V0=(4 /3)ab2, следовательно r=(2 /3 )1/2b. Расстояние r=5.5b соответствует наибольшему достижимому показателю преломления гетерогенной среды при оптимальной объемной концентрации наночастиц в матрице, равной 0.07 долей. Расчеты также показывают, что для достижения близких значений (по всему объему стекла неточность расположения соседних наночастиц не может превышает 6, а неточность значений а и b и их отношения - 15%.
Таким образом, предлагаемое оптическое стекло из гетероэлектрика с высоким показателем преломления, достигающим значений n более 10, для преобразователей оптического излучения состоит из прозрачной диэлектрической матрицы, например SiO2 и введенных в матрицу прозрачных диэлектрических или полупроводниковых наночастиц, например Ве 2Те3, с показателем преломления, равным 9. Наночастицы имеют размеры меньше длины волны электромагнитного поля, взаимодействующего со средой, и форму, близкую к эллипсоидальной. Они упорядоченно расположены в матрице, как показано на Фиг.1, где а - длина меньшей полуоси наночастицы-эллипсоида, b - длина ее большой полуоси, r - расстояние между центрами наночастиц, определяемое из оптимальной объемной концентрации наночастиц. На Фиг.2 приведена расчетная зависимость показателя преломления указанного оптического стекла от объемной концентрации наночастиц, который может достигать значений 10 и более.
Пример реализации изобретения.
Наночастицы из полупроводника получают из раствора смеси окислов исходных компонентов и вытягиванием их из расплава на платиновом стержне при медленном снижении температуры расплава. Для получения нужной формы наночастиц стержень вращается. Полученные наночастицы из полупроводника смешиваются с расплавленным диэлектрическим носителем (SiO2). Размер, форма наночастиц и взаимное расстояние между наночастицами контролируется атомно-силовым микроскопом после укладки их на монослой расплава стекла порядка размера наночастиц. Размер наночастиц и их взаимное расстояние выдерживаются с точностью ?15% и отбираются на основании измерений атомно-силовым микроскопом.
Измерение диэлектрической функции гетероэлектрика осуществляется эллипсометрическим спектрометром.

 

[nikon-64]

Почему никто не вспомнит про широко распространенный нормальный ненасыщенный элемент? Валяется у меня такой 1980г выпуска. Сейчас померял 1.006V. Я думаю он еще 30 лет проваляется и напряжение такое же будет, потому что предназначение у него такое -- стабильное значение напряжения.

 

[loginza7772]

Вот еще видео в тему

[media]http://www.youtube.com/watch?v=mNaI8tQm4mE[/media]

Медь + Алюминий

 

[Yurban0]

А на мой взгляд самая крутая вечная батарейка так это наша Земля. Все крутится и крутится и фиг её кто остановит... И энергии сколько хочешь, только бери.

 

[Дмитрий Уф Еремин]

"Опытный образец состоит из двух гальванических элементов, приводящих в движение гальванометрический двигатель, и выключателя, который на каждые пол-оборота двигателя замыкает цепь, а затем ее размыкает. Время обращения двигателя тщательно подобрано таким образом, что его достаточно для того, чтобы гальванический элемент полностью перезарядился, сменив, при этом, свою полярность."

Что-то журналисты напутали, вряд ли Батарея Карпена меняет полярность при работе?! У неё при отключении нагрузки идёт самозаряд как у ёмкости за счёт образования Двойного Электрического Слоя на границах раздела фаз электрод/электролит. Да и на видео на 1 мин 16 сек от питания двигателя отходит один проводок, который никак полярность менять не будет. Вот когда только заливаешь Батарею Карпена кислотой, то первые сутки она может показывать другую полярность, а потом полярность сменяется на постоянную.
https://yandex.ru/video/preview/4647627234114925364
К ЧЕМУ МОЖНО ОТНЕСТИ ВОТ ЭТУ БАТАРЕЮ?

Для просмотра этого контента нам потребуется Ваше согласие на установку сторонних файлов cookie.
Для получения подробной информации посетите страницу с информацией об использовании файлов cookie.

Принять сторонние файлы cookie

Электрический эффект асимметричного конденсатора-Без гальванический элемент!
ТОГДА ЛЮБОЙ РАЗРЯЖЕННЫЙ СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР СТАНОВИТСЯ ВЕЧНОЙ БАТАРЕЙКОЙ КАРПЕНА ???

 

[unocom]

Дмитрий Уф Еремин, здравствуйте!

На ваш вопрос " К ЧЕМУ МОЖНО ОТНЕСТИ ВОТ ЭТУ БАТАРЕЮ?", наверное, можно ответить – к классическому гальваническому элементу с химическими преобразованиями веществ (если без измерения массы электродов до эксперимента и после, без химического исследования состава поверхности батареи и электролита…).
Пруфы – достаточно взять учебники по коррозии металлов, где описано, что металлы коррозируют всегда (химически преобразовываются), включая золото и платину, но у этих металлов реакции идут оооочень медленно, замедление так же для чистых веществ.

То, что алюминий не вступает в реакцию с концентрированной азоткой или не окисляется на воздухе - .
Так и "вечных двигателей" не существует, есть только блуждающие токи Тбилиси.
Вся конструкция находится в присутствии кислорода воздуха.
По ощущениям - очень близко к "алюминиево-воздушной батарее" (и потенциалы навскидку близки).
Так это или нет – или точно взвешивать, или брать тонкую фольгу, что бы было сразу видны химические реакции / их отсутствие.

Мало будет отсутствие химреакций в электродах, ещё есть преобразование электролитов (химвеществ), плюс электролиты склонны к преобразованию в разнообразные "изомеры", борются с этим - перекристаллизацией.
Есть химические элементы, где электроды из одного мепталла, но вокруг электродов разные электролиты, расходник - электролиты.
Плюс химические реакции всего и вся с воздухом.
Вон "Топливные элементы с прямым окислением угля" – улёт, но химреакции в электролите (расплаве) – топят всё.

Наверное, "ТОГДА ЛЮБОЙ РАЗРЯЖЕННЫЙ СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР СТАНОВИТСЯ ВЕЧНОЙ БАТАРЕЙКОЙ КАРПЕНА" – требует многих уточнений (?).
С такими эффектами борются на уровне химии веществ, вон у самозаряжаемого электролитического конденсатора такой эффект нежелателен в аппаратуре.
Если брать пару из одинаковых металлов, то согласно учебников по коррозии, гальваническая пара может возникнуть, если даче метал в одном листе прокован по-разному (протекание токов из одной области цельного листа в другую – при этом разность потенциалов будет минимальна).

В чём новизна конструкции в ролике – не совсем понятно (суть не уловил) …
Вон у Александра Пехова на ютубе этого добра "как гуталина у Матроскина"…

Тем более не понятно ценообразование за ноу-хау превращения свинцового АКБ 6В 4,5Ач и весом в 0,8 кг в источник 70mV, ток 70 мА на нагрузке 1 Ом.
Как бы навевает (Ералаш №88 "Сделка")…
https://dzen.ru/video/watch/646f217414f4766b6bb17880


А эксперимент – классный!!
В своё время пытался рассчитать батарею по "Карпену" (объем/вес/затраты к выходу).
Оказалось, что удельная поверхность электродов "рулит" больше, чем разность потенциалов у взятой пары электродов.

И свежий PbO2 (как основа) в свинцовых АКБ имеет поверхность примерно 1 м.кв./грамм.
Второй электрод – губчатый свинец, удельная поверхность ниже, чем у порошков (менее 0,3 м.кв./грамм).
Сульфатированный свинцовый АКБ – там поверхности у электродов уже нет, токи будут мизерными для "Карпена" (если не удалять сульфатацию).

У активированного угля среднего качества – 500 м.кв./грамм, есть упоминания – до 1500 м.кв./грамм.
Порошок алюминия 0,3-15 м.кв./грамм (включая нанопорошки).
Мелкие порошки металлов ещё и пирофорны (могут самовозгораться на воздухе).
МпO2 – 20-200 м.кв./грамм.

Для двойного электрического слоя - ёмкость примерно 20 мкф/см2 (зависит от электролитов), так примерно можно посчитать отдачу батареи, как для конденсатора.
Разность потенциалов в паре проводников, химвеществ примерно можно оценить
https://www.chem-astu.ru/science/reference/potentials/index.html

Мало брать большую удельную поверхность, надо, что бы электрод ещё и ток проводил (силикагель хорош, но ток не проводит).
В лоб - напрашивается нанесение металла/оксида металла/сульфида на активированный уголь.
Магний очень "гуд", но фиг его гальванически нанесёшь на уголь, так же как алюминий (на подложку меди, если уж), тот же титан.
Щелочные: литий, калий, натрий – доступны, но с электролитом вопросы, плюс доступ воздуха очень нежелателен…
Теоретически хороши марганец, хром, цирконий, цинк, CuS, МпO2, тот же PbO2 с осаждением на уголь.

Для "Карпена" напрашивается два возможных режима эксплуатации.
1. Самозаряд двойного электрического слоя до максимума, потом разряд на нагрузку. Проще использовать батарею переключаемых элементов – один разряжается, остальные самозаряжаются. ("Для двойного электрического слоя - ёмкость примерно 20 мкф/см2").
2. Ток самозаряда равен току в нагрузке, напрашивается нелинейная зависимость мощности от напряжения.
("Плотность тока Зомбониева столба, однако, чрезвычайно мала и составляет порядка 10−7 — 10−8 А/см2").

Уважаемый, Дмитрий Уф Еремин, привёл рассуждения вслух, это не истина.
Спасибо!!

 

[unocom]

Здоровья всем!!

Про элемент по "Карпену".
Почему площадь "рулит"…
Можно взять условную пару не расходуемых электродов с удельной поверхностью в 1 м.кв./грамм, и дающую разницу потенциалов в 2 В.
И взять такую же условную пару, но с разницей потенциалов в 1 В и удельной поверхностью 500 м.кв./грамм.
Прослеживается уменьшение потенциала – в 2 раза, а площадь увеличивается в 500 раз.
Итоговый выигрыш у второй пары по мощности для одинакового веса – в 250 раз (мощность = вольт * ампер, амперы напрямую связаны с поверхностью).

Самая простая батарея по "Карпену" использует два разных проводника в электродах (есть иные варианты, они в патенте Карпена), где электроды с электролитом представляют два последовательных конденсатора в общей цепи.
Ёмкость всей цепочки будет определяться наименьшей площадью одного из них.
Близкий аналог – ионистор, так же есть электролитические конденсаторы с асимметричными электродами.
Обычно площади электродов берутся одинаковыми, тогда суммарная ёмкость будет половинчатой по отношению к одному электроду.

Проблема - подобрать пару проводников, электродов с максимальной разностью потенциалов и большой площадью.
Самое простое – активированный уголь и ещё какой-то проводник с большой удельной поверхностью.
К примеру уголь (активированный) даёт примерно +0.4 В (зависит от электролита) по отношению к стандартному платиновому электроду.
PbO2 примерно +1.6 В в растворе серной кислоты.
Разница 1.2 В (это примерно).
Токи элемента в основном будут определяться поверхностью PbO2, плюс омическим сопротивлением самого тела электродов внутри (у угля и PbO2 они относительно малы).

Активированный уголь – дешев и доступен, он инертен для большинства электролитов, есть описания технологий его получения "на коленке".
Другие химические элементы (электроды) – с ними ещё "пободаться" нужно, для получения выхода, включая инертность к электролиту, плюс устойчивость во времени всей конструкции.

Родилась идея – один электрод из активированного угля, как есть, второй электрод так же из активированного угля, но вокруг него двойной электрический слой удалён (например, интенсивным перемешиванием раствора, в литературе есть упоминания о таком эффекте, или электрическим рассасыванием - внешним полем дополнительного гальванического элемента).
Теоретически можно ожидать у второго электрода нулевой потенциал (или иное значение) к стандартному платиновому электроду.



Т.е. ожидается получения у пары уголь-уголь разности потенциалов в 0.4В при очень значительной удельной поверхности (дёшево и сердито).
Напряжение рассасывания двойного электрического слоя на дополнительном электроде – ниже напряжения разложения применяемого электролита (токи при этом малы у вспомогательного источника ЭДС).
Ранее первичный эксперимент показал вообще неадекватность эксперимента (возможно предпосылки ошибочны или постановка эксперимента), какие-то "перпендикулярные" данные, проанализировать их не удалось.
Эксперименты заброшены, не завершены, но было интересно…
Почему заброшены эксперименты – выход элементов по "Карпену" всё же теоретически проигрывает по отношению к другим "альтернативным" источникам энергии (тот же гидротаран Марухина и Кутьенкова кроет "Карпена" как бык Европу).

И вообще, предлагаю рассматривать в бытовом применении батарею по "Карпену" не как источник электрической энергии, а как маломощный "охладитель" (холодильник) продуктов питания.
Может быть тогда "пропустят" к широкому применению "Карпена", но навряд ли…

К примеру, ранее самозаряжаемый фонарик Elfe (можно было купить) - был "торпедирован", как и другие аналогичные конструкции.
Вот там как раз упор делался на получении и использовании электрической энергии…
По косвенным данным – он был по "Карпену".

Всем спасибо!!

 

[главный колбасист]

но вокруг него двойной электрический слой удалён (например, интенсивным перемешиванием раствора,

А если один электрод будет трястись, подключён к ультразвуковому излучателю ?

 

[unocom]

главный колбасист, здравствуйте!!

Перемешивание раствора для механического разрушения двойного электрического слоя – привёл как пример.
В оригинале было – быстрое вращение электрода, тогда ионы/молекулы просто не могут сформировать заряженные "квази" плоскости.
Что будет с потенциалом электрода – в источнике не указывалось.
Этот метод, наверное, хорош для "ровных" поверхностей.
Если брать активированный уголь (или иной материал с большой удельной поверхностью), то у него много каверн, они и дают "площадь".
Для активированного угля даже встречается нормируемый параметр – объем этих полостей.
Механические воздействия на каверны не будут влиять, ну или скорее всего очень слабо, но всё возможно...
Длина волн ультразвука намного больше размеров каверн, как там всё сложится - неизвестно...
Если делать "плоскую" батарею по Карпену, например, на сусальном золоте или серебре, то, да, двойной электрический слой вероятно так можно успешно разрушить.
Открыл поиск в яндексе по "разрушение двойного электрического слоя"
"Разрушение двойного электрического слоя слабой ударно-акустической волной. Г.Н. Санкин, В.С. Тесленко"
https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/36278

Вот тоже, как кажется, интересная идея по "Карпену"…
Но её вообще даже теоретически не довёл до конца, как это всё оформить – не понятно.
Двойной электрический слой на паре уголь-уголь – он формируется по умолчанию всегда вокруг каждого электрода, но разности потенциалов нет.
Один из электродов заземлить (физически), теоретически протечёт ток от обкладки на Землю.

Это из описываемых в учебниках физики опытов по заземлению одной из обкладок заряженного конденсатора.
Земля (геодид), обладающая большей электрической ёмкостью – заберет себе или электроны, или отдаст их на обкладку (зависит от того, какой электрод конденсатора заземлять).
Что дальше с этим делать, как зациклить – не совсем понятно.
Дополнительно, батарея по Карпену сама может обладать электрической ёмкостью большей, чем электрическая ёмкость Земли как сферы (всего то около 0,5 фарады).
Чередовать обкладки, ставить экран полей в электролите, подключать другого "Карпена" – хз, забросил.

Это всё можно делать и с простым конденсатором.
В учебниках описаны опыты по заряду конденсатора внешним электростатическим полем (внешним потенциалом).
Энергия для заряда конденсатора при этом не расходуется у внешнего источника ("электростатическая индукция").
Во внешнем поле, в проводнике нет протекания зарядов при наведении разности потенциалов на его концах, там электрические поля работают, а они теоретически беззатратные по энергиям – суперпозиция полей.
"GetAClass Электростатическая индукция"
https://dzen.ru/video/watch/6745ce2e9d5d9706742b8772

Как это всё оформить в цикл – не понятно, но интересно…
Что-то подобное
"Вячеслав Горчилин Электростатический конденсатор"
https://gorchilin.com/articles/energy/condenser
Но конденсатор можно заряжать так же внешним полем электрета, они продаются для медицины, есть описания самодельных.
"Электризация под влиянием заряженного тела"
https://formulki.ru/electromagnetism/elektrizatsiya-pod-vliyaniem-zaryazhennogo-tela
Наведённый заряд можно использовать после удаления источника внешнего поля (при физическом удалении источника внешнего поля – расходуется внешняя энергия).
Экранировать внешнее поле заземлённым сетчатым экраном после размыкания обкладок?
Чередовать заземление обкладок?
Использовать дополнительные конденсаторы?
Собирать заряды на остриях?
Тут туева хуча опытов напрашивается…
Где-то во вселенной
"ГЕНЕРИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРЕТНЫХ СТРУКТУР" СЫЧИК В. А., ЕРМАКОВА О. А.
https://cyberleninka.ru/article/n/g...ergii-s-pomoschyu-elektretnyh-struktur/viewer
Вообще шикарно "SU 978329 A1 В. А. Сычик Способ генерирования тока электретом и устройство для его осуществления"
https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0000978329_19821130_A1_SU/
Электрет, на вскидку, в принципе даёт не очень большой выход (?, но если часто дёргать, то всё возможно).
Ранее встречалось упоминание о БТГ "генераторе на электретах", генератор датируемый временами второй мировой войны.


Спасибо!!

 

[unocom]

Здравствуйте все!!

Про батарею Карпена.
В своё время подбирал пары проводников для электродов.
Удельная поверхность – наше всё.
Наиболее перспективные для осаждения на активированный уголь ("на коленке") - марганец, хром, цирконий, цинк, CuS, МпO2, PbO2.
В инете есть упоминания об углеродных волокнах с удельной поверхностью в 3000 м.кв./грамм.

Марганец.
Потенциал примерно (-1,2)в.
Электролит для "Карпена" - марганец не реагирует с водными растворами щелочей, так как он является менее активным металлом.
Удельное сопротивление примерно в 18 раз меньше чем у графита (марганец лучше проводит ток).
Интересен для нанесения гальванически на активированный уголь, углеродные волокна.
"ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ МАРГАНЦЕМ И ЕГО СПЛАВАМИ"
https://bibt.ru/41/99.htm
Наносится из раствора сульфата марганца и сульфата аммония.
139 г/л (NH4)2SO4 и 112 г/л MnSO4*4Н2О = оптимально.
Реагенты доступны как удобрения в магазинах для дачников.
Расходник – электрод из металлического марганца, но можно истощать раствор сульфата марганца на инертных электродах (раствор требует постоянной корректировки).
По описаниям выход марганца резко повышается, получается блестящий слой при добавлении селенистой кислоты 0,1-0,2 г/л (есть в продаже, не очень дорогая).
Есть разные составы электролитов для осаждения марганца.
В лоб - при электролизе раствора сульфата марганца с инертными электродами, на плюсовом электроде образуется оксид марганца, а на минусовом металл не осаждается.
С чем и столкнулся.
По внешнему виду и омическому сопротивлению тестового осаженного слоя на графитовом электроде от батарейки – получался диоксид марганца.
По описаниям – проблема решается диафрагмой.
https://forum.xumuk.ru/topic/215898-сульфат-марганца-и-безграмотный-я/
В анодное пространство вливается затравочное количество серной кислоты (электролит для авто аккумуляторов), чтобы обеспечить электропроводность.
А сульфат марганца наливается в катодное пространство.
Есть так же видеоролики по осаждению через диафрагму.
После полученного диоксида марганца дальше эксперименты прекратил, покрытие марганцем не получено.

МпO2 – продается на вес, удельная поверхность нормирована для гальванических элементов - 20 м.кв./грамм (ГОСТ 25823-83).
В лабораторных условиях получают до 200 м.кв./грамм.
Потенциал примерно (+1,2)в.
На потенциалы диоксида марганца дополнительно влияет рН электролита.
Его можно осаждать гальванически на активированный уголь, углеродные волокна.
Электролитическую двуокись марганца (ЭДМ) получают электролизом растворов сульфата марганца.
Сульфат марганца = встречается как удобрение в магазинах для садоводов и в аптеках (реже).
Так же в инете описаны методики получения диоксида из марганцовки.
МпO2 относительно плохой проводник, в солевых батарейках для увеличения проводимости электрода - в них добавляют графит.
Теоретическая плотность 1370 Фарад/грамм.
В лабораторных условиях оксиды марганца демонстрируют удельную емкость в диапазоне 100 – 150 Фарад/грамм в растворах солей щелочных металлов.
В состав алкалиновой батарейки входят следующие элементы: диоксид марганца — он занимает до 85%, щелочной гидроксид калия — его количество от общего объёма может составлять от 10 до 35%, графит – до 10%, связующие вещества – менее 1%, второй электрод - порошок металла.
Солевые батарейки - катод состоит из марганца (MnO2) в смеси с графитом (около 9, 5 %), анод из цинка (Zn), и электролит из раствора хлорида аммония NH4Cl.
Бывают двух типов солевые батарейки – с использованием NH4Cl и на базе ZnCl2.
В севшей батарейке диоксид марганца в значительной степени восстановлен до MnOOH.
Добыть оксид марганца из батареек – проблематично очистить от графита, прокаливание для окисления графита – меняет МпO2, промывки (флотация) муторные (но пусть будет с графитом).

PbO2 – хороший проводник, проводимость лучше, чем у графита, удельная поверхность примерно 1 м.кв./грамм.
Потенциал примерно (+1,2)в для раствора серной кислоты.
В инете описаны технологии гальванического нанесения (формирования) на проводящую подложку.

Хром (-1в), цирконий (-1,5в), цинк (-0,76в), CuS (-0,8в) – как резервные.
Потенциал зависит от электролита.
Указанные вещества относительно хорошо проводят ток.
CuS – в инете описаны методики осаждения химическим способом.
Для ряда металлов есть описания нанесения термическим способом.

Медь хорошо наносится гальванически на активированный уголь.
Но разность потенциалов между углём и медью примерно 0,06в (условно), что очень мало.
Есть активированный уголь, импрегнированный серебром, но площадь серебра там мала (в быту фильтры для воды – серебро подавляет бактерии).
Ещё относительно проводящие ток вещества PbS, FeS, Cu2S, SnS, NiS, TiO2 и дающие примерно более вольта разницы потенциалов к углю…
По ним в инете есть поверхностные описания по получению.
В продаже встречается пентатитанат лития (Li4Ti5O12, до 100 м²/г), который применяется в титанатных АКБ, разность потенциалов (+2,8в).

Отдельная песня, не очевидная – герметичность конструкции.
Например, при взаимодействии едкого натра (гидроксида натрия, NaOH) с углекислым газом (CO₂) происходит реакция нейтрализации с образованием карбоната натрия и воды.
Реакция протекает при обычных условиях.
Т.е. "вечная батарея Карпена" без специальных мер может перестать быть "вечной".
Так полипропиленовые трубы для воды пропускают кислород из воздуха внутрь воды, что ведёт к окислению металлических элементов водопровода.
Для исключения этого – внутри полипропиленовой трубы делают вставку из алюминиевой фольги.
Разные пластики по-разному пропускают углекислый газ, кислород.
Решение – покрывать конструкцию в несколько слоёв разными (!) лаками/красками/смолами.
Решение близкое к идеальному "на коленке" – стеклянная банка, закатанная консервной крышкой с покрытием тосолом (выживальщики так длительно хранят продукты, крупы).
Консервная крышка покрыта пищевым лаком, который инертен к многим веществам, остаётся как узкое место - уплотняющая резинка крышки.

Очень интересное решение из инета – по объемному электроду.
Применяют в воздушно-окислительных батареях.
Есть патент объемного электрода - смешивать уголь и связующее в порошке, потом спекать.
Связующее – берут тонер для лазерного принтера, он не проводит ток, магнитится.
Одним из основных компонентов современных картриджей с тонером (для лазерных принтеров) является магнетит, Fe3O4, остальное - полимеры.
Для электродов - связующее менее 10% (объем или вес – не уточнял, логически – это объём).
Как правило, температура плавления тонера лежит в пределах 150-180 градусов.

Если рассматривать батарею по "Карпену" как тепловой насос, который перекачивает тепло среды в электричество, то приток тепла ещё обеспечить нужно.
При значительных мощностях – это интересная инженерная задача.

Всем спасибо!!

 

[главный колбасист]

Фигасе сколько букофф много.
Но наверно так и надо. А я,ленивая свинья,устала уже. После того как ничего не получалось.
Почему называют это устройство батареей? Батарея это соединение нескольких элементов.
Это гальванический элемент. Пусть даже вечный.

з.ы. Ещё нитрид титана,на удивление ток проводит хорошо. И в тоже время химически инертный. Может вместо золота и платины сойдёт ?

 

[unocom]

главный колбасист, здоровья вам!!

…картинок не будет, они на форум вставляются боком…

Вы правы!!
Батарея – соединение однотипных элементов.
Но как оно вошло в обиход, так и поехало...
Сможете переименовать тему?


Возможно батарея, батарейка – из двух электродов, уже множество?
Тогда к элементу Карпена применять "гальванический" – тоже не очень рационально.
Одно из определений "Гальванический — связанный с получением электрического тока путём химических реакций".
Элемент, батарея Карпена – без химических преобразований.
Получается элемент преобразовывающий тепловое движение ионов, молекул – в разность потенциалов, электрический ток.
Т.е. монотерм (элемент получающий полезную работу без разницы температур).
По монотермам хорошо писал академик СССР А.Вейник "Термодинамика реальных процессов", стр.295 и далее.
https://djvu.online/file/tDOXMHmXhuPWJ
(ссылка открывается только под впн)
Он не только по "законам" термодинамики пробежался, но и опыты ставил…
Вот у него книга с картинками…

Так и у меня с "Карпеном" не доведено до конца.
Теоретический выход энергии – маленький (?).
Можно применять в сувенирах, игрушках, вон в электронные часы вставить "вечную батарейку Карпена", "дежурные" фонарики, мухобойку, люстру Чижевского забабахать
Андрей Вольт "ЗАМБОНИЕВ СТОЛБ СВОИМИ РУКАМИ"

Для просмотра этого контента нам потребуется Ваше согласие на установку сторонних файлов cookie.
Для получения подробной информации посетите страницу с информацией об использовании файлов cookie.

Принять сторонние файлы cookie

…

С нитридом титана – да, здорово, но в порошке его цена …
Из инета – наносят напылением в вакууме (?), т.е. большую удельную поверхность получить, наверное сложно (подложка плоская).
Продают основу листами с покрытием нитрида титана.
Электродный потенциал его – не нашёл, косвенные данные – около (-0,4в).
https://cyberleninka.ru/article/n/o...nno-plazmennymi-pokrytiyami-iz-nitrida-titana
"Особенности электродных процессов на поверхности стали с ионно-плазменными покрытиями из нитрида титана" А.И. Костржицкий, Т.В. Чебан, О.М. Береговая
Как альтернатива по титану, оксид титана TiO2 примерно даёт потенциал (-0.6в), по нему много информации по гальваническому нанесению (рутил), пишут – ток проводит, дешевле в получении.

Если поверхности будут плоскими, зачем брать титан и его соединения?
Сразу магний.
Он последний в электрохимическим ряду относительно инертный, относительно дёшев, распространён.
Магний может дать примерно (-2,37в) – зависит от электролита.
При поисках ранее наткнулся на информацию, что очень активно физические лица покупают тонкую фольгу магния.
Зачем – покрыто мраком (не нашёл информацию).
По ощущениям – часть для "Карпена", могу ошибаться.
Для первичных опытов – можно купить в розницу магниевые аноды для водонагревателей (сантехника).
Кажется, они не очень химически чистые, но сойдёт.
Так же продают точилки для карандашей из магния.
Встречается так же разные основы с покрытием тонким слоем магния.
Это для отрицательного плоского электрода.

Для положительного электрода не обязательно брать золото.
Его потенциал примерно (+1,6в) – зависит от электролита.
Цена золота – золотая.
Но к примеру, PbO2 (в свинцовых АКБ) в серной кислоте даёт (+1,6в) примерно.
Но магний с серной кислотой реагирует.
Получается подбирать электролит требуется.
МпO2 (примерно +1,2в) в алкалиновых батарейках медленно реагирует с КОН, его можно, но он реально плохо проводит ток, разбирал новую батарейку солевую, промывал, получалось чуть ли не 10-20 кОм на погонный см насыпного порошка.
Медь даёт (+0,34в), инертна ко многим веществам, фольгинированный текстолит - чем плох (?)...
Вариантов куча.
Сравнивая всё по цене – и уголь рулит (?)…

Но самое простое – положительный электрод из активированного угля.
Его потенциал примерно (+0.4в).
Теоретически (-2,37в) магния и (+0,4в) угля дадут (3в) разности потенциалов.
Магний с золотом теоретически дают (4в) и золото перетянет на себя весь бюджет.
Но для пары магний-уголь, цена будет определяться ценой магния.
Ток - также поверхностью магния (активированный уголь на порядки даст больше площадь при одинаковом объеме).
И всю эту конструкцию надо герметизировать от воздуха, иначе магний или электролит будут деградировать.

С просторов интернета.
https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/41213/1/978-5-8038-0645-5_2010.pdf
"МЕТАЛЛУРГИЯ МАГНИЯ" В.А.Лебедев, В.И.Седых
"Нормальный электродный потенциал магния в кислой среде составляет -2,37 В, в щелочной -2,69 В".
По другим источникам – в щелочной среде магний даёт около (-1,4в), при pH от 4 до 12 (до pH = 6 отмечается заметная коррозия, при pH = 12 и далее, коррозия стремится к нулю, но падает потенциал). Ссылка на первоисточник уже не открывается, осталась картинка.
Рисунок

В кислой среде магний реагирует с электролитом.

Если брать один лист магниевой фольги размером А4 (площадь одной стороны листа формата A4 — 624 см.кв., если использовать обе стороны фольги магния, то площадь составит 1200 см.кв.) и ориентироваться на снимаемый постоянный ток в 100 нА/см.кв.(как у плотности тока Зомбониева столба, по максимуму), то ток составит 1200см.кв. * (100*10^-9) А/см.кв. = 0,12 мА.
Мощность в этом случае для пары магний-уголь составит (-1,4в / +0,4в) * 0,12 мА = 0,22 мВт (0,22 мДж в секунду).
Вон у уважаемого Дмитрия Уф Еремина списанный АКБ (сульфатированный 6В 4,5Ач) даёт 5 мВт (70mV, ток 70 мА на нагрузке 1 Ом), в 22 раза больше.
Сто слоёв магниевой фольги (наверное, это будет высота 2-3 пачек простой бумаги для принтера) в параллель примерно дадут 22 мВт.
И это взята максимальная разность потенциалов, под постоянной нагрузкой она упадёт.

Если пару магний-уголь не постоянно держать подключенной к нагрузке, а дать ей зарядится до максимума (разность потенциалов 1,8в), а потом подключать нагрузку, то по формуле для конденсатора (для двойного электрического слоя примерно = 20 мкФ/см.кв. поверхности), снимаемая энергия составит W=0,5*C*U*U.
Для одного листа размером А4 энергия W = 0,5 * 1200 см.кв. * (20*10^-6) ф/см.кв. * 1,8 в* 1,8 в = 39 мДж.
Поделив Дж на время цикла (заряд+разряд) – получится мощность в Вт.
Для ста листов = 3,9 Дж.
С какой скоростью будет набирать заряд эта пара проводников – зависит от состава электролита, его концентрации, общей конструкции, температуры.

Если тот же магний осадить на активированный уголь с поверхностью 500 м.кв./грамм (сложно, но можно, там попрыгать придётся основательно, или по-другому можно взять, к примеру тот же марганец как альтернативу), то уголь высотой в 1 см и размером в лист А4, импрегнированный магнием, даст объемную площадь в 600 000 м.кв.
Площадь А4 листа 624 см.кв. * 1 см высоты = 624 см.куб.
Плотность исходного активированного угля примерно 2 грамм/см.куб. * 624 см.куб.= 1200 грамм.
Вес 1200 грамм * 500 м.кв./грамм для поверхности угля = 600 000 м.кв.
В квадратном метре 10 000 кв.см (100см * 100см).
Такой слой на листе А4 даст 6*10^9 см.кв. (600 000 м.кв. * 10 000 кв.см/м.кв.).
Сравнение - исходный один "плоский" лист в 1,2*10^3 кв.см. и 6*10^9 см.кв. для "объема".
Мощность увеличится в 5 миллионов раз (для листа А4 составит 0,22 мВт * 5*10^6 = 1,1 кВт).
Так и получается – удельная поверхность рулит.

Но эти расчётные цифры во втором случае слишком хороши, чтобы быть правдой, что-то не учтено.
"Урежем осетра" по отдаваемому току со 100 до 1 нА/см.кв., и вуаля, получается мощность в 11 Вт на осаждённом магнии по активированному углю (на листе А4 и высотой в 1 см).
До любимого всеми киловаттного БТГ –потребуется сто таких объемов, 62400 см.куб. = 62 литра, на практике скорее всего объем будет 100-200 литров (?), т.е бочка.
Опять же 500 м.кв./грамм для угля - это "хороший" (средний) уголь.
Более доступный и более дешёвый скорее всего будет в районе 100-200 м.кв./грамм.
Потом это всё обслуживать нужно (электролиты, химвещества даже просто при хранении имеют тенденцию к потере качества, образованию изомеров, и так же реагируют друг с другом, иногда при этом медленно и не заметно) …
Тепло ещё подводить…
И так по строчке, по строчке набирается…

Перефразируя – этот весь баян козе нужен на йух?

Это всё теоретические данные "на вскидку", мог ошибиться при расчёте.
На практике – всё утрясётся в "худшую" сторону, но порядки цифр подталкивают "в сторону объема".
Без экспериментов – это всё сотрясение воздуха.
С другой стороны, "элемент по Карпену" не безнадёжен…

Спасибо всем, кто дочитал до этих букв!!

 

[главный колбасист]

Одно из определений "Гальванический — связанный с получением электрического тока путём химических реакций".
Элемент, батарея Карпена – без химических преобразований.

А почему мы тогда говорим об электродных потенциалах ?

По монотермам хорошо писал академик СССР А.Вейник "Термодинамика реальных процессов", стр.295 и далее.

Про Вейника мы слышали. Киберленинка,сука,что то перестала у меня загружаться литература.

И что у него за конструкция,у оригинальной батарейки Карпена? Ни схемы,ни чертежа не видел.
Только фото из музея,из которых ничего не понять.

главный колбасист,
Без экспериментов – это всё сотрясение воздуха.

Да.

 

[unocom]

главный колбасист,
здравствуйте!!

"А почему мы тогда говорим об электродных потенциалах"
Сам удивляюсь.
https://vk.com/video-101676412_456240578
Общение переходит в плоскость юмора, но подход к предмету узнаваемый.


А.Вейник "Термодинамика реальных процессов"
https://veinik.narod.ru/html.content/veinik-0450.htm

Изначально "батарейка Карпена" – из патента FR577087, Pile électrique, Vasilesco Karpen.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/FR577087.pdf
На второй странице этой темы приведён перевод патента.


Благодарю вас за внимание к вопросу!!

 

[главный колбасист]

Здрасте.

Изначально "батарейка Карпена" – из патента FR577087, Pile électrique, Vasilesco Karpen.

А почему патент датирован 1924годом? Когда говорится,что эта шняга стоит в музее с 50 года ?

Ещё,Вейник начинает про давление пара над выпуклыми менисками. У меня чё то кольцар Лазарева не того. Вроде и капает,пока жарко целый день почти,но потом перестаёт.

 

[unocom]

Уважаемый главный колбасист!!
Благодарю за сообщение!!

По датам патента и создания действующей модели – говорят, В.Карпен умер, как вызвать для допроса его дух, пока не знаю…

Если то капает, то не капает, возможно – на форуме медиков помогут?
Не забываем, что кольцар Лазарева – это "осмос", вы же в курсе...
Не сдавайтесь, держитесь этой версии!!
Она прикольная!!

Спасибо вам!!