ИСКУССТВО
КРАСОТА И ЗДОРОВЬЕ
РЕМЕСЛО
КУЛЬТУРА И ИСТОРИЯ
РАЗВЛЕЧЕНИЯ
ЭКОЛОГИЯ
ЕДА И НАПИТКИ
ОБРАТНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
НАУКИ
СПОРТ
ТЕХНОЛОГИИ
НОСИМЫЕ УСТРОЙСТВА
Газовая батарея Гроува
Переведено
Volt

Создано

Volt

3. сентябрь 2026SE
2
0
0
0
0

Газовая батарея Гроува

Любой элемент до этого носил своё топливо с собой. Вольтов столб съедал свои цинковые кружки; элемент Даниэля съедал цинковый стержень и раствор медного купороса. Кончился металл — кончился и элемент, а единственным способом получить больше энергии было собрать элемент побольше. В 1839 году Уильям Роберт Гроув, адвокат, занимавшийся физикой в свободное время, сообщил в Philosophical Magazine о другом. Он наполовину погрузил две платиновые пластинки в разбавленную серную кислоту и запер верхнюю половину одной в водороде, а другой — в кислороде. Элемент давал около вольта, и внутри не было никакого расходуемого металла: платина оставалась нетронутой, расходовался газ. Он собрал пятьдесят таких элементов в то, что назвал газовой вольтовой батареей, и электролизовал ею воду, пустив реакцию вспять ею же самой. Это и есть вся идея топливного элемента, и она пришла на сто двадцать лет раньше, чем ею смогли воспользоваться. Причина — в третьем шаге: реакция может идти только вдоль линии, где встречаются газ, жидкость и катализатор, а на гладкой платиновой проволоке эта линия исчезающе коротка. Элементы Гроува давали хорошее напряжение и почти никакого тока. Всё последующее — платиновая чернь, пористые пластины Монда и Лангера, никелевые электроды Бэкона под давлением, современная мембранная сборка — это атака на одну эту геометрическую задачу. Гроув никогда её не патентовал. Он опубликовал её в письме и перешёл к спорам о сохранении энергии.
Средний
45 минут

Инструкции

1

Соберите две газовые полуячейки

Наполните наполовину стакан на 250 мл серной кислотой 1 М (разбавьте 55 мл 50-процентной кислоты до 500 мл, кислоту В воду, в очках и перчатках). Наполните две пробирки той же кислотой, переверните их в стакан, не впуская воздух, и закрепите горлышком вниз. Проведите внутрь каждой пробирки платиновую проволоку так, чтобы её нижний конец оставался в жидкости, а верхний — в пустой верхушке пробирки.

Материалы для этого шага:

Sulfuric Acid - 50%Sulfuric Acid - 50%60 мл
Platinum WirePlatinum Wire2 штук
Distilled Water (Lab Grade)Distilled Water (Lab Grade)500 мл

Необходимые инструменты:

Borosilicate BeakerBorosilicate Beaker
Test Tube SetTest Tube Set
Lab Safety Goggles (Chemical Splash)Lab Safety Goggles (Chemical Splash)
Chemical-Resistant GlovesChemical-Resistant Gloves
Lab Stand & Clamp SetLab Stand & Clamp Set
2

Зарядите её собственным газом и снимите показания

Подключите обе платиновые проволоки к источнику 3 В на 60 секунд. Газ собирается вверху пробирок: водород на отрицательной проволоке, кислород на положительной, водорода примерно вдвое больше. Отключите источник и приложите мультиметр прямо к тем же двум проволокам. Снимайте напряжение холостого хода каждые 30 с в течение пяти минут и записывайте. Затем нагрузите 1 кОм и снова снимите напряжение: ток — это напряжение, делённое на 1000.

Необходимые инструменты:

Adjustable Bench Power SupplyAdjustable Bench Power Supply
Digital Multimeter - Lab GradeDigital Multimeter - Lab Grade
Alligator Clip Test LeadsAlligator Clip Test Leads
1/4W Resistor Kit1/4W Resistor Kit
StopwatchStopwatch
3

Выясните, что её душит

Ваш элемент держит приличное напряжение и отдаёт жалкий ток. Это и есть собственный результат Гроува, и у него четыре возможные причины. Проверьте их в таком порядке: каждая проверка меняет одно, а ответ называет узкое место.

Flow

Loading...

Необходимые инструменты:

Digital Multimeter - Lab GradeDigital Multimeter - Lab Grade
4

Вольт, который нельзя превзойти

Loading Jupyter Notebook...

Необходимые инструменты:

Desktop ComputerDesktop Computer
5

История и контекст

Что опубликовал Гроув (1839, Philosophical Magazine, сер. 3, т. 14): два платиновых электрода, разбавленная серная кислота, водород над одним и кислород над другим, около вольта на элемент, пятьдесят последовательно. Патент никогда не подавался. Название топливный элемент не его: Людвиг Монд и Карл Лангер придумали его в 1889 году для варианта с пористыми пластинами и матрицей, удерживающей электролит. Современная спецификация сборки (выведенная, не Гроува): серная кислота 1 М вместо неуказанной им крепости, платиновая проволока вместо пластинок и лабораторный источник вместо второй батареи для получения газа. Химия та же. Почему это ждало: платина была единственным пригодным катализатором, а реакция идёт лишь там, где соприкасаются газ, кислота и металл. Фрэнсис Бэкон с 1932 по 1959 год заменял платину пористым никелем под давлением и дошёл до 5 кВт; предком элементов, летавших на Apollo, была именно та машина, а не машина Гроува. Честное прочтение Гроува: он доказал принцип и оставил инженерию открытой на столетие.

Материалы

3

Требуемые инструменты

11

CC0 Общественное достояние

Этот чертёж выпущен под лицензией CC0. Вы можете свободно копировать, изменять, распространять и использовать эту работу в любых целях без запроса разрешения.

Поддержите мейкера, покупая товары через его чертёж, где он получает Комиссию мейкера установленную продавцами, или создайте новую итерацию этого чертежа и включите его как связь в свой чертёж для распределения дохода.

Обсуждение

(0)

Войти чтобы присоединиться к обсуждению

Загрузка комментариев...