Опинившись на безлюдному острові, сучасний Робінзон міг би не відмовляти собі в задоволенні користуватися плеєром, смартфоном або кишеньковим ліхтариком за умови, що він вмів би видобувати електрику з кокосів і бананів.
Соковиті фрукти, молода картопля та інші харчові продукти можуть служити харчуванням не тільки для людей, але і для електроприладів. Щоб добути з них електрику, знадобляться оцинкований цвях або шуруп (тобто практично будь-який цвях або шуруп) і відрізок мідного дроту. Щоб зафіксувати присутність електрики, нам стане в нагоді побутовий мультиметр, а більш наочно продемонструвати успіх допоможе світлодіодний світильник або навіть вентилятор, розраховані на живлення від батарейок.
Суть досвіду в тому, щоб помістити мідний і цинковий електроди в кисле середовище, будь то лимон або ванночка з оцтом. Цвях послужить нам негативним електродом, або анодом. Мідний дріт призначимо позитивним електродом, або катодом.
Оцтова батарейка. Формочка для льоду допоможе сконструювати багатоелементну батарею з оцтом як електроліт. Використовуйте оцинковані шурупи і мідний дріт у ролі електродів. Заправивши батарею оцтом і підключивши до неї світлодіодну лампу, спробуйте поступово засипати і розмішувати кухонну сіль у комірках: яскравість світіння зростатиме на очах.
У кислому середовищі на поверхні анода протікає реакція окислення, в процесі якої виділяються вільні електрони. З кожного атома цинка йде два електрони. Мідь - сильний окислювач, і вона може притягувати електрони, звільнені цинком. Якщо замкнути електричний ланцюг (підключити до імпровізованої батарейки лампочку або мультиметр), електрони потечуть від анода до катода через неї, тобто в ланцюгу виникне електрика.
Лимонна батарейка
Розімніть лимон в руках, щоб зруйнувати внутрішні перегородки, але не пошкодьте шкірку. Увідкніть цвях (шуруп) і мідний дріт так, щоб електроди розташовувалися якомога ближче один до одного, але не стикалися. Чим ближче будуть знаходитися електроди, тим менше ймовірність, що вони виявляться розділені перегородкою всередині фрукту. У свою чергу, чим краще іонний обмін між електродами всередині батарейки, тим більша її потужність.
На поверхні катода, тобто негативно зарядженого електрода, йде реакція відновлення: катіони (позитивно заряджені іони) водню, що містяться в кислоті, отримують відсутні електрони і перетворюються на водень, що виходить назовні у вигляді бульбашок. Біля катода виникає концентрація аніонів (негативно заряджених іонів) кислоти, а біля анода - катіонів цинку. Щоб збалансувати заряди в електроліті, необхідно забезпечити іонний обмін між електродами всередині батарейки.
Картопляна батарейка
Картопля - від природи прекрасний корпус і електроліт для гальванічного елемента. Картопля стабільно давала нам напругу більше 0,5 В з одного елементу, тоді як лимон демонстрував результат в районі 0,4 В. Чемпіон з вольтажу - оцет: 0,8 В з комірки. Щоб отримати більшу напругу, з'єднуйте елементи послідовно. Для харчування більш потужних споживачів (вентилятор) - паралельно.
Важливо розуміти: електрика виробляється не з лимона або картоплі. Це зовсім не та енергія хімічних зв'язків в органічних молекулах, яка засвоюється нашим організмом в результаті споживання їжі. Електроенергія виникає завдяки хімічним реакціям за участю цинку, міді та кислоти, і в нашій батарейці саме цвях служить витратним матеріалом.
Земляна батарейка
Підвищена кислотність ґрунту - проблема для агрономів, але радість для електротехніків. Вміст іонів водню та алюмінію в землі дозволяє буквально встромити в горщик дві палиці (як зазвичай, цинкову і мідну) і отримати електрику. Наш результат - 0,2 В. Для покращення результату ґрунт варто полити.