Гальванический элемент на сульфате аммония и цинке

[Android-I]

Здравствуйте, я тут новенький, поэтому не закидывайте помидорами.

Сделал для пробы гальванический элемент на очень дешевом удобрении:  сульфат аммония + графит + цинк. На холостом ходу выдает 0,85-0,9 В в нагрузке 0,6 В при токе 30-40 мА. Питаю батареей из 5 элементов приемник рассчитанный на 3 В - работает нормально, но с причудами. :)

Собственно в чем вопрос, какие там происходят реакции между сульфатом аммония и цинком? Я так подразумеваю что там происходит образование комплексной соли сульфат цика аммония (NH₄)₂Zn(SO₄)_{2 ? Или там еще что может быть?} 

_{Гальванический элемент не бурлит, обильного газовыделения нет, аммиаком не пахнет.Есть небольшие пузырьки на стенках, но я затрудняюсь сказать что это за газ. Э}лемент также имеет свойства металло-воздушного, а именно при перемешивании электролита напряжение и ток вырастают. А может я чего-то не понимаю....

На фото пробная батарея "Судного Дня" из четырех элементов, потом я сделал из 5-ти, так надежнее работает. 

Еще батарея обладает "усталостью"; то есть, при долгой работе (часа два-три на приемнике) начинает садиться напряжение, перемешивание уже не помогает и ОТДЫХ восстанавливает свойства батареи.

Конечно у меня МАКЕТНЫЙ вариант и цинковые электроды имеют малую площадь, всего-то диаметр кусочков цинка 25-30 мм. Думаю что с большими пластинками будет работать устойчивее.

А с алюминием не прокатил, он почти не хочет реагировать с сульфатом аммония, почему? Это второй вопрос.

И третий вопрос - Со временем в некоторых "БАНКАХ" появляется синий цвет электролита. Я так понимаю происходит растворение меди в сплаве цинка и в проводах ? и что там за соединение получается тогда ? Точно не медный купорос....

Спасибо

Изменено 11 Января, 2024 в 20:13 пользователем Android-I

[главный колбасист]

11.01.2024 в 22:53, Android-I сказал:

 

Собственно в чем вопрос, какие там происходят реакции между сульфатом аммония и цинком?

Хрен его знает...

[dmr]

Сульфат аммония имеет кислую среду, которая и растворяет цинк. Алюминий за счёт оксидной плёнки, кислотности раствора не хватает, поэтому Гэ молчит с алюминием. Аммиаком не воняет, потому что цинк склонен к образованию аммиачных комплексов

[yatcheh]

11.01.2024 в 22:53, Android-I сказал:

Здравствуйте, я тут новенький, поэтому не закидывайте помидорами.

Сделал для пробы гальванический элемент на очень дешевом удобрении:  сульфат аммония + графит + цинк. На холостом ходу выдает 0,85-0,9 В в нагрузке 0,6 В при токе 30-40 мА. Питаю батареей из 5 элементов приемник рассчитанный на 3 В - работает нормально, но с причудами. :)

Собственно в чем вопрос, какие там происходят реакции между сульфатом аммония и цинком? Я так подразумеваю что там происходит образование комплексной соли сульфат цика аммония (NH₄)₂Zn(SO₄)_{2 ? Или там еще что может быть?} 

_{Гальванический элемент не бурлит, обильного газовыделения нет, аммиаком не пахнет.Есть небольшие пузырьки на стенках, но я затрудняюсь сказать что это за газ. Э}лемент также имеет свойства металло-воздушного, а именно при перемешивании электролита напряжение и ток вырастают. А может я чего-то не понимаю....

 

У вас нет окислителя, поэтому при разряде на угле должен выделяться водород:

Zn - 2e = Zn2+

2H2O - 2e = H2 + 2OH-

Далее щёлочь гасится сульфатом аммония:

2OH- + 2NH4+ = 2NH3 + 2H2O

А аммиак - катионами цинка:

1/2Zn2+ + 2NH3 = 1/2[Zn(NH3)4]2+

Результирующий процесс:

Zn + (NH4)2SO4 += 1/2[Zn(NH3)4]SO4 + 1/2ZnSO4 + H2

Выделения водорода вы просто не замечаете, из-за слабого тока, он успевает выделится диффузией через поверхность электролита.

Образующийся аммиак полностью связывается цинком. При этом цинк всегда в избытке. Учитывая это, потенциал этого элемента можно увеличить добавкой концентрированного аммиака.

При перемешивании выделение накопленного водорода ускоряется, поляризация графитового электрода уменьшается, и потенциал несколько увеличивается. Но, так же и кислород воздуха, как окислитель, вносит свой вклад.

 

 

[St2Ra3nn8ik]

11.01.2024 в 19:53, Android-I сказал:

Еще батарея обладает "усталостью"; то есть, при долгой работе (часа два-три на приемнике) начинает садиться напряжение, перемешивание уже не помогает и ОТДЫХ восстанавливает свойства батареи.

Поляризация электродов. Нужно применить деполяризатор, обычно это MnO₂.

Вот тут подробнее. По ссылке книга: Боголепов М. А. - Руководство по изготовлению сухих батареек... (1913), 17,3 Мб. Извините за плохое качество пдфки, в лучшем нету.

[Android-I]

В 12.01.2024 в 21:32, St2Ra3nn8ik сказал:

По ссылке книга: Боголепов М. А. - Руководство по изготовлению сухих батареек... (1913)

Спасибо большое за столь интересное руководство. Я конечно же это всё уже знаю, читал и даже повторял. 

В нашей местности не то что Диоксида марганца (Пиролюзита), а даже хлорида аммония не найти. На интернет площадках смотрел цены на эти вещества и тихо приходил в ужас, для экспериментов сильно жирно будет!!! 

Еще МЦ (марганцево-цинковые) элементы сейчас делают на хлориде цинка вместо хлорида аммония. Цинк у меня есть, соляная кислота тоже есть - хлорида цинка в растворе уже поллитра сделал. А вот как сделать хлорид аммония я не знаю из подручных материалов. Про Пиролюзит вообще молчу, его используют как засыпку в станции обезжелезивания воды и продают ТОННАМИ для организаций и дешево, а мешки по 15-25 КГ для физ. лиц стоят бешеных денег. Я такое не потяну.

Изменено 12 Января, 2024 в 19:52 пользователем Android-I

[St2Ra3nn8ik]

12.01.2024 в 19:49, Android-I сказал:

В нашей местности не то что Диоксида марганца (Пиролюзита), а даже хлорида аммония не найти.

Посмотрите объявления в "Барахолке" на нашем форуме, здесь продадут и небольшими количествами. Рекомендую обратиться к AntrazoXrom или Ги Тис. Хорошие, проверенные продавцы, могут выслать заказ в любой регион.

[Android-I]

В 12.01.2024 в 23:44, St2Ra3nn8ik сказал:

Посмотрите объявления в "Барахолке" на нашем форуме, здесь продадут и небольшими количествами. Рекомендую обратиться к AntrazoXrom или Ги Тис. Хорошие, проверенные продавцы, могут выслать заказ в любой регион.

Я живу в Беларуси...)

[Выползень]

В 12.01.2024 в 22:49, Android-I сказал:

 А вот как сделать хлорид аммония я не знаю из подручных материалов.

Белоруссия это кладезь хлорида калия , и нитрата аммония — оба удобрения.  Смешиваете в тёплой воде оба вещества поровну (вес в сухом виде, селитры ложить на 5% больше ) и охлаждаете — выпадает нитрат калия — он нам не нужен, убираем из раствора. Потом нагреваете снова и выпариваете на три четверти  в  горячей воде —  выпадает в кристаллах хлорид аммония. Его забираете. Разбавляете чистой водой вдвое и снова охлаждаете. Этот цикл можно повторить. В первый цикл нашатыря  не выпадает.

    Растворимость нашатыря при 0°  —294 г/л, селитры —117 г/л. ; при 100°  —743 г/л  и 711 соответственно — на этом и основано.

Изменено 13 Января, 2024 в 07:54 пользователем Выползень

[Android-I]

В 13.01.2024 в 10:46, Выползень сказал:

Смешиваете в тёплой воде оба вещества поровну (вес в сухом виде) и охлаждаете — выпадает нитрат калия — он нам не нужен, убираем из раствора. Потом нагреваете снова и выпариваете на три четверти  в  горячей воде —  выпадает в кристаллах хлорид аммония.

Видел на Ютубе видео об этом процессе и очень засомневался в его эффективности. Когда-нибудь попробую, тем более что действительно хлорида калия и нитрата аммония в забегаловках типа "Сад Огород" валом.