Изучение долговечности Zn-Cu батареек с разной длиной солевого мостика
|
Даты проведения с 2017-01-02 по 2017-06-13 |
| Харченко Андрей Васильевич | NRJcamp (Polycent) |
В работе выполнено научное исследование с помощью собранного своими руками оборудования и объектов исследования: пятиканальном вольтметре с возможностью параллельной записи пяти результатов в файл с интервалом в 5 секунд на основе микроконтроллера Arduino, четырех батареек различной конструкции.
Ход работы:
| В начале работы был освоен теоретический материал по химическим источникам тока, подобрана пара цинк-медь в качестве электродов, медный купорос в качестве преобразуемого вещества. Далее продумали конструкцию элемента питания. Для наглядности всю начинку решили поместить в стеклянную пробирку. Для разделения анодной и катодной областей была спроектирована и распечатана на 3D-принтере катушка по диаметру подходящая к пробирке. В конструкции катушки проделаны специальные отверстия для ввода и вывода солевого мостика (тонкой трубочки), а также его намотки на катушку. Как раз длину солевого мостика мы и варьировали в своем исследовании. Помимо катушки нами спроектирован и распечатан штатив для четырех пробирок, которые служили четырьмя разными элементами питания с разной длиной солевого мостика. Когда все батарейки были собраны, приступили к сборке оригинального измерительного прибора - пятиканального вольтметра с возможностью параллельного измерения пяти значений с интервалом в 5 секунд и их записью в файл. В результате такой записи в течение 3 суток получили ценные данные, которые представили в наглядном виде - в виде графиков. Более подробную информацию о ходе работы можно увидеть в презентации по ссылке https://cloud.mail.ru/public/9hmJ/gJAsn1jbs и на видео по ссылке https://cloud.mail.ru/public/55gs/caWUQTXYq. |
| Новизна работы состоит в комбинации навыков по химии, физике, программированию, электронике, 3D-проектированию и 3D-печати. Благодаря этому удалось выполнить полноценное научное исследование на собранном полностью своими руками оборудовании и объектах исследования. Рассмотрена важная проблема хранения элементов питания. Показан очень эффективный и простой прием в изменении их конструкции, позволяющий резко улучшить как стабильность работы батарейки, так и увеличить срок ее хранения |
Сделать рабочие модели разных конструкций Zn-Cu батареек и изучить их характеристики с помощью собранного вольтметра
"1) сделать цинк-медные элементы питания разной конструкции;
2) собрать прибор параллельного одновременного измерения напряжения четырех батареек;
3) измерить напряжение в течение трех суток."
Работа актуальна, поскольку позволяет как получить фундаментальные знания о принципах работы батареек, сделать свои собственные, понять как им можно продлевать срок службы, от чего зависят их характеристики, так и инженерные навыки в прототипировании батареек и оригинального прибора для изучения их характеристик, работающего на основе микроконтроллера
"1) сделаны четыре цинк-медных элемента питания с разной длиной солевого мостика;
2) собран прибор параллельного одновременного измерения напряжения четырех батареек с записью всех значений во времени;
3) измерение напряжений в течение трех суток выявил наихудшие результаты в случае батарейки с самым коротким солевым мостиком.
Более подробно ознакомиться с результатами работы можно в презентации по ссылке https://cloud.mail.ru/public/9hmJ/gJAsn1jbs и на видео по ссылке https://cloud.mail.ru/public/55gs/caWUQTXYq."
Практическая значимость работы состоит в усовершенствовании конструкции сегодняшних батареек, благодаря чему можно увеличить срок их службы. Навыки полученные в ходе работы позволят правильно относиться к элементам питания: как к их работе, так и утилизации. Навыки в сборке измерительных приборов также важны, поскольку сочетают физику (раздел электричество и схемотехника) и программирование, и на наглядном примере позволяют продемонстрировать практическую важность этих предметов.
Компьютер, 3D-принтер, Arduino, ПО (CURA, SolidWorks), коричневый и красный (PLA) пластик для 3д печати, тонкий провод в изоляции, набор резисторов, макетная доска
О проекте
Проект опубликовал
