Страница 3 из 42
В стеклянную банку вставьте цинковый электрод. В центр этого электрода поместите угольный электрод с агломератом. Приготовьте и залейте электролит, и ваш элемент готов к работе.
Электролит приготовляется так. Возьмите 500 граммов кипяченой остуженной воды и растворите в ней около 200 граммов нашатыря в порошке, добавьте в раствор 2–3 столовые ложки толченого сахара, 1 ложку глицерина и капель 20–30 крепкой уксусной эссенции. Эти добавления к нашатырю введены для того, чтобы препятствовать образованию вредных кристаллов внутри элемента.
Хорошие результаты дает электролит, составленный по следующему рецепту:
500 граммов кипяченой и остуженной воды, 100 граммов нашатыря, 50 граммов хлористого цинка, 25 граммов поваренной соли, 10–15 капель соляной кислоты.
Если под руками не окажется нужных веществ для электролита, можно взять один насыщенный раствор поваренной соли с добавлением по 4–5 чайных ложек крепкого уксуса на каждые 500 граммов воды.
Элемент надо заполнить электролитом так, чтобы цинковый электрод погрузился в него полностью.
Э. д. с. элемента равна примерно 1,5 вольта, а емкость составляет 20–30 ампер-часов. Чтобы в электролит элемента не попадала пыль и грязь, закройте сверху сосуд деревянной крышкой, пропитанной в парафине. В крышке сделайте отверстия для выводов. Крышка позволяет более прочно закрепить электроды внутри элемента. Таким способом можно изготовить любое количество элементов.
Уход за элементами мешочного типа весьма прост. Он заключается лишь в надзоре за чистотой всех частей, надежностью контактов и своевременным добавлением раствора. В процессе работы элемента из раствора выделяются кристаллы солей, которые осаждаются по краям банок и на поверхности угля, вызывая нарушение контакта. Для предотвращения этого смажьте края банок вазелином, а уголь в местах контакта залейте парафином.
Если раствор принимает мутно-молочный цвет, то это означает, что в нем недостает нашатыря, который необходимо добавить и размешать до тех пор, пока раствор не будет совершенно прозрачным. При этом полезно насыпать на дно элемента небольшое количество измельченного нашатыря, чтобы раствор был всегда им достаточно насыщен. Это уменьшает выделение кристаллов.
При весьма значительном образовании кристаллов внутри элемента необходимо оба электрода тщательно промыть в горячей воде и просушить.
Если напряжение элемента значительно упало, а электролит и электроды чистые, то это означает, что в марганце деполяризатора ощущается недостаток кислорода. В этом случае надо заменить деполяризатор или восстановить его.
Хорошие результаты по восстановлению перекиси марганца дает пропускание постоянного тока через элемент, подобно зарядке аккумуляторов. Для этого положительный электрод элемента надо соединить с плюсом постороннего источника, а отрицательный электрод — с минусом и пропускать ток в течение 15–20 минут. Чтобы не замкнуть посторонний источник, необходимо включить реостат в цепь элемента. Напряжение внешнего источника должно быть больше в 3–5 раз напряжения элемента. Зарядный ток должен быть меньше нормальной разрядной величины тока элемента. По мере испарения электролита в элементы следует доливать свежий раствор нашатыря.
Если соблюдать указанный уход, элементы будут работать надежно.
Элементы Лекланше работают устойчиво, но сравнительно непродолжительное время (при работе их э. д. с. заметно падает). Поэтому элементы Лекланше выгодно применять, когда цепь замыкается на короткое время, то есть при постановке опытов, испытании самодельных электрических приборов и моделей.
Указанного недостатка не имеют элементы, разработанные русским саперным инженером Поповым для военно-телеграфной связи. Хотя элементы Попова и принадлежат к категории слабых, но этот недостаток окупается весьма устойчивой работой при постоянном напряжении и величине тока. При правильном уходе элементы Попова могут непрерывно работать многие месяцы и даже годы.
Внешний вид и конструкция элемента Попова показаны на рисунке 4.
Рис. 4. Элемент Попова.
Он состоит из стеклянного сосуда 1, наполненного электролитом, состоящим из двух не смешивающихся между собой жидкостей, разных по удельному весу. Нижнюю часть сосуда занимает медный купорос 9 (с большим удельным весом), а верхнюю — цинковый купорос 2 (с меньшим удельным весом).
Отрицательным полюсом элемента служит укороченный цинковый цилиндрический электрод 3. Он прочно прикреплен к верхней крышке 4 и погружается только в слой цинкового купороса, не доходя до уровня медного купороса на 25–30 миллиметров.
Положительным электродом элемента служит тонкостенная медная или свинцовая трубка 5, покрытая лаком до некоторой высоты. Трубка туго вставлена в центральное отверстие крышки и проходит по центру сосуда сквозь электролит почти до дна. В нижний конец трубки вставлено деревянное дно 7 с мелкими отверстиями 6. На дно кладут кусочки кристаллов медного купороса 8, раствор которого стекает через отверстия в дне электрода.
Электрический ток в элементе Попова возникает благодаря химическим реакциям, при которых растворяется цинк и выделяются пузырьки водорода. Нам известно, что пузырьки водорода вызывают поляризацию элемента.
Попов в своем элементе остроумно разрешил задачу устранения поляризации. При работе элемента водородные пузырьки движутся к положительному электроду. Не доходя до него, водородные пузырьки попадают в раствор медного купороса, где возникает химическая реакция между водородом и медным купоросом. В результате реакции образуется серная кислота и выделяется чистая медь, которая отлагается на положительном электроде, то есть на непокрытой лаком части трубки. Отложение меди не оказывает вредного влияния, а, наоборот, увеличивает поверхность положительного электрода, повышая емкость элемента. Образовавшаяся серная кислота способствует растворению цинка.
В элементе Попова деполяризатором служит раствор медного купороса. Э. д. с. элемента равна примерно 1 вольту.
Раствор медного купороса в элементе не должен достигать цинкового электрода: в этом случае частички меди будут отлагаться уже не на положительном, а на отрицательном электроде, то есть на поверхности цинкового цилиндра. Медное покрытие будет затруднять растворение цинка, и элемент прекратит работу. Поэтому электролит в элементе Попова нельзя взбалтывать, а элементы не следует без надобности переносить с места на место и подвергать каким-либо сотрясениям.
Чтобы изготовить нужное количество элементов Попова, подберите необходимое количество одинаковых (пол-литровых) банок. Из цинкового листа толщиной 1,5–2 миллиметра нарежьте пластинки, изогните их по форме, показанной на рисунке 4. Деревянные крышки сделайте из тонкой фанеры. Для этого выпилите два кружочка: один по внутреннему диаметру горловины банки, а другой— диаметром больше на 10–15 миллиметров. Сложите кружочки так, чтобы их центры совпали, и скрепите мелкими сапожными гвоздями. В крышке сделайте нужные отверстия под электроды, а затем прокипятите ее в парафине.
Для положительных электродов подберите длинную медную, латунную или свинцовую трубку диаметром 10–20 миллиметров. Нарежьте из нее нужное количество трубок одинаковых размеров так, чтобы свободный конец каждой из них выступал из банки на 10–12 миллиметров. Покройте трубки на 3/4 их длины влагостойким лаком или краской и хорошо просушите.
Возьмите кусок плотного картона, положите его на дощечку и вырубите из него нужное количество кружочков. Для этого поставьте трубку на картон непокрашенным концом, а по другому концу ударяйте молотком до тех пор, пока стенки трубки не прорубят картон. Вырубленный кружочек будет прочно держаться в полости трубки, являясь ее дном. В дне проколите шилом одно или два небольших отверстия. К противоположному концу трубки припаяйте конец гибкого изолированного провода для соединения элемента в цепь. После этого приступайте к сборке элемента.