Battery using ion conducting ceramic separator and dual electrolyte
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- เผยแพร่เมื่อ 8 มี.ค. 2020
- This cell is a test with my ceramic separator.
Voltage: 2.4
Dual electrolyte:
Potassium permanganate in core (acid media).
Sodium hydroxide outside (alkaline media).
Electrodes:
Carbon felt in core
Aluminum or Zinc outside.
This battery can be used in flow cell configuration and potassium permanganate is the pumped fuel.
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Esta célula é um teste com meu separador cerâmico.
Voltagem: 2.4
Dois eletrólitos:
Permanganato de potássio no núcleo (meio ácido).
Hidróxido de potássio na parte externa (meio alcalino).
Eletrodos:
Feltro de grafite no núcleo
Alumínio ou zinco na parte externa.
Esta bateria pode ser usada na configuração de célula de fluxo, sendo o permanganato de potássio o combustível bombeado.
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Muito interessante o método da cerâmica de baixo custo, pessoalmente acredito que a bateria de polímero como forma de transferir os ions demais, talves ai uma ideia para proximo projeto.
( Se não conhece é uma bateria que tem um video do cara cortando com a tesoura e ela continuando a funcionar ( Claro vai degradar com o contato do litio com oxigenio mas pelo menos nada de explosão ou curto )
Esse experimento eu fiz já faz um tempo e acabei colocando o vídeo. O que não fica muito evidente no vídeo é o fato de eu ter usado uma cerâmica tradicional de filtro de água (essas comuns que vão nos potes) e depois modifiquei de forma que os poros ficaram na ordem nanométrica. Esse experimento foi feito também a partir de um paper que fala um pouco sobre a modificação de alguns materiais. Então a cerâmica de filtro passa a atuar como uma membrana de separação nanométrica e eu demonstrei justamente usando 2 eletrolitos de pH diferentes. Quando isso acontece eu consigo elevar a voltagem da bateria usando um eletrólito a base água. A cerâmica nesse caso é útil pq ela resiste bem a eletrólitos mais agressivos. É mais difícil usar membranas poliméricas para pHs diferentes, elas se deistegram e tbém não tem boa seletividade. Porém aqui foi só um teste, dá para explorar muito mais esse assunto, achei interessante postar aqui pq a potência gerada no motor foi bem considerável.
@@danielrosselli Concordo, eu fiquei surpreso com o resultado
Interesting video, can you explain how you made the ceramic separator, and I would love to see if you could make a rudimentary solid oxide fuel cell or PEM fuel cell.
I used a new technique to make a low-cost ceramic. I take a ready-made ceramic and fill its pores with an ionic material. This type of technique is new in the scientific community and is different from the sintering technique. In this video for example I used a homemade filter ceramic, which is relatively porous. After filling it becomes very impermeable, but maintains an ionic characteristic. So, as you can see in the video, it separated different pH mixtures well, and maintained a very interesting ionic conduction. It was a quick video just to demonstrate that type of separator. I think that using it in a sodium-sulfur battery would have to be a NASICON type membrane or sodium beta aluminate. I don't know if the one I made can withstand high temperatures. In the case of hydrogen fuel cells, it is possible that it will work. My intention is a flow cell using liquid medium. Thanks for watching!
Como fica o desempenho da pilha sem a modificação da cerâmica (com o filtro original) ?
A condutividade da cerâmica original é muito inferior (resistência maior) que a modificada ?
Tem uma ideia da corrente (em curto circuito) que uma célula desse tamanho gera ?
Olá, com o filtro original ela não funciona, pq é muito porosa. Os pHs são anulados rapidamente e funciona muito pouco, decaindo rapidamente. O problema da cerâmica original é que ela não é seletiva, ela apenas absorve o liquido dos dois lados e não forma uma barreira de troca iônica, por isso não funciona. Então a modificação é para inserir dentro dos poros um outro material que possa fazer a troca iônica, porém servir de barreira seletiva para os 2 eletrólitos. Dessa forma ela consegue gerar uma voltagem superior a 2.0v. Existe muita pesquisa sobre isso, pode procurar como "dual electrolyte", é um tipo específico de baterias que podem ir além da voltagem tradicional da água, sem acontecer a eletrólise (decomposição do eletrólito). Eu não me lembro do valor da corrente, mas o motor que usei no teste consome mais corrente que meus outros experimentos, e ficou funcionando por um tempo considerável
@@danielrosselli Obrigado!
Mas tenho outra dúvida : se os dois eletrólitos forem ácidos (dentro e fora), e haver apenas troca de íons comuns (S04²-), como no caso da pilha de Daniell (sulfato de cobre e sulfato de zinco), a cerâmica não teria essa interferência?
Há tipos de pilhas do século XIX que fazem o uso de um "vaso poroso", e funcionam com dois fluidos, ambos ácidos (Daniell, Leclanché). A cerâmica porosa nesse caso não precisava ser seletiva.
Na pilha do vídeo, se o eletrólito externo (NaOH), fosse substituído por ácido sulfúrico, não haveria a necessidade da "membrana" ser seletiva, certo?
@@Ryan-lc4bl Sim, se você usar eletrólito de mesmo pH e os íons não precisarem de seletividade, você pode usar separador comum, apenas para permitir a passagem de eletrólito. Nesse caso pode usar separadores que apenas servem para separar mecanicamente as estruturas, como tecidos, papel, fibra de vidro, celgard, etc.. Só precisa ficar atento que nem todo separador suporta meios agressivos, no caso se for muito ácido ou muito alcalino, precisa suportar esses meios sem degradar com o tempo.
Não consigo perceber nada ouço melhor o motor do que a voz
De fato esse vídeo eu não tinha feito para o TH-cam. Eu apenas gravei pq queria documentar, então não me preocupei com o áudio. Eu dicidi colocar depois para ilustrar como funciona de forma rudimentar baterias com "dual electrolyte". Esse tipo de bateria é bem recente, e está sendo muito estudado na atualidade. Eu usei uma cerâmica com preenchimento de material iônico para conter os 2 eletrólitos diferentes e o resultado acabou saindo muito melhor do que esperava. A potência dessa montagem foi bem considerável, veja que estou usando um motor que precisa de uma amperagem maior para funcionar. Existe uma teoria interessante sobre esse tipo de montagem que quero explicar em vídeos futuros, é esse o motivo que faz ele atingir 2.4v.