Bateria alcalina recargable Cobre Hierro.

[Diego Gonzalez]

Hola Sergi

Es cierto que la de Ni-Fe usa esa configuración, pero no sé. Lo digo porque al hacer galvanoplastia me quedan zonas de difícil deposición (distribución de la carga poco homogénea) en la pieza. Es decir galvanizar una taza es fácil por fuera, pero difícil por dentro.

No tengo claro, (aunque sospecho) si eso puede tener influencia en lo que estás haciendo, para el tema de la movilidad de iones.

Saludos!!

[Diego Gonzalez]

Hola de nuevo

Como contenedor para evitar que electrodos no homogéneos se desparramen se podría usar bolsas de fibra de vidrio o un material plástico que además se puede sellar por calor (tipo bolsas de té), previo prensado.

Es fácil comentar desde el sofá, pero te lo digo por si te estancas.

Compre estos filtros para otros propósitos y me hice con bastantes tamaños de orificio:

https://es.aliexpress.com/item/40008351 ... 09947583_5

Quizás te de alguna idea.
También papel que aguante el electrolito, o alguna tela de poliéster para las pruebas.
Si no tiene efecto lo que te digo del apantallamiento, pues sentiría mucho haberte desviado de tu camino.

saludos

[Sergi]

Quizás te de alguna idea.
También papel que aguante el electrolito, o alguna tela de poliéster para las pruebas.

Un papel o separador que aguante el electrolito es un tema que me trae de cabeza. he probado todos lo materiales que tenia al alcance sin demasiado éxito. O el material se acaba deshaciendo, o no es permeable, o deja pasar la sustancia activa. Si alguien tiene idea de un material que se puede utilizar y donde conseguirlo seria de gran ayuda. Y no me refiero a las membranas supertécnicas que usan las baterías de ion litio... etc... que sea sencillo y barato conseguir.

Bien... sigo:

Batería Cobre - Hierro

Creo que estoy llegando al final del callejón con esta configuración. Introduciendo algunas mejoras en los electrodos y aumentando la densidad del electrolito llegué hasta los 5mAH. Todo un éxito comparado con los electrodos anteriores pero claramente insuficiente para un conjunto de 5 electrodos de 10x10 cm2. Fe-Cu-Fe-Cu-Fe

Queda claro que el cátodo Cu(HO)2 nuevo ha funcionado peor que el anterior... Pero el que sinteticé con CuSO4 y NaOH, sin la adición de amoniaco, tampoco era ninguna perla.

Para intentar mejorar el ánodo he hecho alguna prueba cambiando el Fe(OH)2 por óxido de hierro Fe2O3 calcinado en presencia de FeSO4 y NaOH. La idea de apelmazar el oxido de hierro y granularlo a partir de la cocción en presencia de sulfato y sosa la saqué de una patente de Edison para preparar electrodos de oxido de cobre. El polvo original de oxido de hierro era superfino y se diluía sin remedio. Después de cocinarlo he conseguido un granulado que no se disuelve en el electrolito y se mantiene dentro de los sobres de maya de inox. La receta es sencilla; 80% de polvo de Fe2O3, 10% de FeSO4, 10 % de NaOH. Los mezclamos con la mínima agua para formar una pasta. Una olla vieja de inox... y lo metemos al fuego hasta que se ponga al rojo. Importante taparlo porque salta como las palomitas. Luego se muele no demasiado fino y ya está.

El ánodo hecho con este granulado parece funcionar bien. Bastante parecido a como lo hacia el de lana de acero y Fe(OH)2 pero no suelta residuo al electrolito, aunque en un principio no asume tanta carga, aun le falta rodaje para tener conclusiones claras.

Con un ánodo más o menos solucionado, me he centrado en buscar un nuevo cátodo. Repasando las tablas de potenciales redox he escogido estas posibles reacciones con potencial positivo. He descartado los materiales tremendamente tóxicos o caros como el platino o el mercurio. Los que son gases o líquidos en condiciones ambientales. Me he centrado en reacciones que incluyan OH- para trabajar con electrolito alcalino, y que no den como subproducto o necesiten gases como el O y el H para completar la ecuación. (si alguien conoce otras reacciones potenciales para el cátodo seria de gran ayuda)

MnO4– + 2 H2O + 3 e− ⇌ MnO2 + 4 OH– + 0,59v
MnO42– + 2 H2O + 2 e− ⇌ MnO2 + 4 OH– + 0,60v
Mn(OH)3 + e− ⇌ Mn(OH)2 + OH– + 0,15v

Ag2O + H2O + 2 e− ⇌ 2 Ag + 2 OH– + 0,34v
2 AgO + H2O + 2 e− ⇌ Ag2O + 2 OH – + 0,60v
Ag2O3 + H2O + 2 e− ⇌ 2 AgO + 2 OH– + 0,73v

Co(OH)3 + e− ⇌ Co(OH)2 + OH– + 0.17v

BrO3– + 3 H2 O + 6 e− ⇌ Br– + 6 OH– + 0,61v (carcinógeno)

Fe3+ + e− ⇌ Fe2+ + 0.77v

2 NiO(OH) + 2 H2O + 2 e− ⇌ 2 Ni(OH)2 + 2 OH− + 0.50v (carcinógeno)
NiO2 + 2 H2O + 2 e− ⇌ Ni(OH)2 + 2 OH– + 0,49v

La de Hierro Fe3+ no la acabo de entender... ¿a que se une y como?. Ya probé con lana de hierro en cátodo sin demasiado éxito.

La reacción de oxihidroxido de Niquel III es la que utilizan diversas baterías como la de Edison Hierro - Niquel o la de Niquel - Zinc. Pero como ja hemos comentado, no son productos químicos inocuos precisamente. De momento la descarto.

Me ha llamado la atención la reacción de dióxido de manganeso.
No es un material especialmente caro (8€ el quilo en webs de venta de productos químicos) ni especialmente tóxico. Solo las precauciones habituales de no ingerir, respirar y no tener demasiado contacto con la piel.

Batería Manganeso - Hierro

Como no me podía esperar he desguazado algunas pilas carbón-zinc y he conseguido unos 100 gramos.



Después de lavarlo un poco para limpiar el MnO2 de cloruros he construido un electrodo de maya inox y unos 50 gramos de oxido de manganeso. Como ánodos el nuevo de F2O3 y uno de los antiguos de Fe(OH)2. He utilizado dos ánodos diferentes para testar también como se comporta cada uno. El resultado ha sido muy prometedor.




Después de media hora de carga a 1,8v se mantenía a 1,55v y más de 400mA en cortocircuito. ha soportado una descarga continuada de 100mA durante casi ocho minutos hasta bajar a 0,8v, dando 13mAh de capacidad total con un solo electrodo cátodo de MnO2. Este resultado multiplica por 10 el resultado del anterior cátodo de Cu(OH)2 en todas sus versiones. El electrolito tenia una concentración muy baja, apenas 5g de KOH en 700ml de H2O. Prefiero empezar las pruebas con muy baja concentración e ir subiendo para ver las diferentes respuestas. Después de la serie de pruebas os comento resultados más completos.

[Diego Gonzalez]

Que tal Sergi.

No te puedo aportar más que esta foto de una batería Ni-Cd.



Pensé que era de fibra de vidrio, pero no. Tiene aparentemente el mismo espesor que una bolsa de té, y se quema como si fuera Nylon. Yo diría que es eso mismo, y se me asemeja a las fibras que he visto en algunos tapizados de sillas etc. O los que te pase de aliexpress.
Lo único que esos de aliexpress tienen patrón,y este de la batería es un aglomerado (matt)

Saludos

[alberttoy]

Si alguien tiene idea de un material que se puede utilizar y donde conseguirlo seria de gran ayuda. Y no me refiero a las membranas supertécnicas que usan las baterías de ion litio... etc... que sea sencillo y barato conseguir.

Arcilla cocida, o otras ceramicas
tripa
plastico microperforado. El que compró Diego mola
pergamino

[Rovellat]

Esto...la membrana semipermeable de los equipos de ósmosis inversa, aunque debe ser secreto industrial, parece ser film plástico vulgar de bolsa de bocadillo, o quizás de cocina; es impermeable, pero a presión suda, y si pasan moléculas de agua, supongo que pasarán iones, deberías emplear átomos pequeños.

Y aún que sea caro, deberías probar el pan de oro.

O papel de París, es baratísimo.

Saludos.

[Schopen]

Hola a todos.
La batería de cobre hierro fue descartada hace tiempo porque podía realizar muy pocos ciclo de carga y descarga y proporcionaba una tensión de descargan tan baja como
0,6 V.

La batería de níquel hierro se consiguó al fin terminar después de muchos años de experimentos con buenos resultados. He aquí:

https://www.solarweb.net/forosolar/foto ... nzada.html

El elevado precio del níquel, la espuma de níquel, junto al producto cancerígeno (hidróxido de níquel) además de la dificultad de crear un electrodo negativo estable de hierro han hecho que la deseche. El electrodo negativo es el que es absolutamente crítico en esta batería y es muy delicado, muriendo poco a poco con los ciclos y se va pasivando y perdiendo capacidad con los ciclos. Probé de todo con aditivos de bismuto y varios sulfuros etc, etc. Al final salía una batería muy cara con muchísimo trabajo para montarla a nivel grande y con el riesgo de manipular productos cancerígenos en altas cantidades.
Probé baterías de niquel-bismuto, níquel-cobre, niquel-zinc , niquel-sulfuro de hierro, niquel-sulfuro de zinc etc etc, pero el trabajo de niquelar la espuma de grafito y luego impregnarla de hidroxido de níquel electroquímicamente, y depositar el hierro electroquímicamente era interminable y para baterías de alguna capacidad práctica
habrían sido muchos meses de trabajo.

He encontrado otra batería muchísimo mejor que solo utiliza cloruro de hierro y esta si que es más prometedora. No tiene elementos tóxicos, son muy baratos y fáciles de obtener. Cuanto más electrolito tengamos más capacidad dispondremos. Lo único que hay que conseguir es el fieltro de grafito y solo para el electrodo positivo. Aquí dejo más información:

Por cierto hay una errata y donde dice 1,65 Ah por litro debería decir 16,5 Ah por litro ya que usé en el electrolito solo 100ml.

https://www.solarweb.net/forosolar/foto ... ierro.html

El voltaje teórico de esta celda es de 1,2 V.

[Rovellat]

Eso suena muy interesante, Schopen. ¿Podría ser parecida a la mítica hierro-aire, a la que no hay forma de ponerle el electrodo de aire?.

Saludos.

[maca]

muy interesante schopen ,un buen trabajo , que tal es la autodecarga??

[Schopen]

Bueno al fin y al cabo son reacciones redox todas las baterias. En una celda nife el hidróxido de hierro ii se reduce en la carga a hierro y al reves en la descarga. En la celda de cloruro, el hierro se deposita en el electrodo negativo en la carga y se disuelve en la descarga y sino recuerdo mal en la metal aire el hierro se reduce a hidroxido de hierro ii en la descarga.
La autodescarga no es muy alta y depende de la membrana de separación. Se resuelve completamente si colocamos una membrana de intercambio aniónico (que solo pasen lo iones Cl-) esto permite que cargada se mantengan separados los iones Fe3+ en el lado positivo y lo iones Fe2+ en el negativo. Pero llega mucho más allá de un día y si las queremos para estacionarias no hay demasiado problema si se cargan todos los días.
También sería interesante probar un separador que fuese una lámina de electrolito sólido pero esto es solo una hipótesis y muy difícil de conseguir con los medios que disponemos