ДОЛГАЯ ЖИЗНЬ БАТАРЕЙКИ

Представьте, что случилось такое: вы принялись за электрохимический опыт, собрали цепь — а батарейка вдруг «села», и запасной батарейки нет. Как быть? Но это еще полбеды. Гораздо хуже, когда карманный фонарик гаснет темным вечером, да еще в лесу. И как обидно, если батарейки транзисторного приемника отказывают как раз в ту минуту, когда по радио передают вашу любимую песню, или во время трансляции футбольного матча. Но что уж тут поделаешь...

А между тем кое-что предпринять можно. Если запасной батарейки нет, не спешите выбрасывать старую, а попробуйте ее «оживить».

Многие  современные  батарейки — «Крона», «Марс», «Сатурн», КБС и другие — состоят из элементов марганцево-цинковой системы. При работе отрицательный электрод этих батареек — цинковый стаканчик — постепенно, но очень медленно, растворяется, а положительный электрод—диоксид марганца МnО₂, восстанавливается до гидроксида трехвалентного марганца (его формулу можно представить как МnООН). Он постепенно покрывает зерна оксида, проникает вглубь зерен и закрывает доступ электролиту. Еще и половина оксида марганца не использована, а элемент уже перестает работать; цинка же к тому времени остается еще больше, до четырех пятых! Словом, почти годную батарейку приходится выбрасывать.

Но если снять «скорлупу» МnООН, то электролит вновь сможет поступать к зернам и батарейка оживет. Только как ее снять? Самый простой способ: постучать по батарейке как следует молотком или камнем. Тогда зерна внутри элементов расколются, и электролит снова сможет в них проникнуть. Этот способ не ахти как хорош, но в лесу, пожалуй, лучшего не найти...

Если же батарейка отказала дома, то активировать диоксид марганца можно гораздо эффективнее. В цинковом стаканчике батарейки пробейте гвоздем отверстие и опустите батарейку в воду. Электролит в элементе не жидкий (это было бы неудобно), а загущенный. Он размокает в воде, разжижается, и ему легче проникнуть к зернам диоксида марганца. Этот нехитрый прием позволяет увеличить срок службы батарейки почти на треть. Но его можно еще более упростить.

Заливать батарейку водой совсем необязательно. Достаточно только пробить отверстие в цинковом стаканчике. Оксид марганца в элементе смешан с графитовым порошком — это нужно для того, чтобы увеличить электропроводность. Как только воздух начнет поступать внутрь, графит будет поглощать кислород, и наряду с диоксидом марганца появится еще один положительный электрод—так называемый воздушный, на котором кислород восстанавливается. Словом, простой гвоздь превращает марганцево-цинковый элемент в  воздушно-цинковый!

Справедливости ради скажем, что после такой процедуры батарейка будет разряжаться малым током—таковы уж свойства самодельного воздушно-цинкового элемента. Зато служить будет очень долго.

И последнее: сделаем так, что старая батарейка станет почти совсем как новая. Для этого батарейку надо зарядить электрическим током, т. е. поступить с ней так же, как с аккумулятором. Реакция, идущая в батарейке, обратима, и МnООН может вновь превратиться в МnO₂.

Заметьте, что подзаряжать можно не все батарейки, а только те, в которых не засохла паста и корпус не поврежден. И заряжать надо не обычным постоянным током, как заряжают аккумуляторы. В этом случае цинк станет осаждаться на корпусе батарейки в виде разветвленных нитей—дендритов, и очень скоро это приведет к тому, что произойдет короткое замыкание и батарейка выйдет из строя. Заряжать ее надо так называемым асимметричным током. Чтобы получить его, надо выпрямлять переменный ток не полностью, например: включить в цепь диод-выпрямитель и параллельно ему — сопротивление (около 50 Ом). Напряжение источника должно быть около 12 В, поэтому использовать ток непосредственно от сети нельзя, нужен понижающий трансформатор.

Марганцево-цинковые элементы можно заряжать до трех раз, их емкость при этом падает совсем незначительно. А маленькие, так называемые пуговичные элементы (в них использована ртутно-цинковая система) можно подзаряжать до десяти раз. Но пробивать их гвоздем или стучать по ним молотком нет смысла—в этих элементах после разряда практически не остается активных веществ.

ИСТОЧНИКИ ТОКА ИЗ ПОДРУЧНЫХ СРЕДСТВ

Чтобы оживить старую батарейку, действительно требуется ловкость рук. Но. в еще большей степени она будет вам нужна, если вы решите изготовить самодельный источник тока. Он может пригодиться для различных электрохимических опытов, например с анодированием алюминия или с никелированием.

Есть множество химических источников тока, но, пожалуй, самый простой в изготовлении — элемент Грене. Для него нужны две пластинки — цинковая и угольная такого размера, чтобы они входили в стеклянную банку. Подберите к ней полиэтиленовую крышку, проколите ее в двух местах шилом и пропустите в отверстия проволочки. На этих проволочках подвесьте пластинки-электроды так, чтобы они не касались друг друга.

Электролитом будет служить водный раствор, содержащий 16 % серной кислоты и 12 % бихромата калия (хромпика). Когда вы будете готовить раствор, лейте, как всегда, кислоту в воду и будьте очень осторожны.

Электролит аккуратно перелейте в банку; раствор должен закрывать пластинки примерно на три четверти. Банку плотно закройте заготовленной крышкой с проводами и электродами. В тот момент, когда электроды, соприкоснутся с электролитом, возникнет электрический потенциал. Если цепь замкнуть, по ней пойдет электрический ток. Это легко проверить, подсоединив к проволочкам вольтметр: он покажет напряжение около 2 В. Однако сила тока не слишком велика, от элемента не будет даже работать лампочка для карманного фонаря. Но если вы изготовите не один, а два или три элемента Грене и соедините их последовательно—цинковую пластину с угольной, то лампочка будет гореть. А для опыта с никелированием достаточно и одного элемента Грене.

Хотя элемент Грене работает надежно, у него есть как минимум два недостатка: во-первых, неудобно иметь дело с жидким электролитом, да к тому же содержащим серную кислоту, во-вторых, не всегда есть под рукой цинковые и угольные пластинки. Поэтому займемся и другими самодельными источниками тока. Пусть они и уступают жидкостным элементам, зато не будет проблем с материалами.

Чай и сигареты часто заворачивают в фольгу, у которой одна сторона «серебряная», а другая — бумажная. В магазинах «Юный техник» продают медную фольгу. И ту и другую нарежьте на квадраты примерно 5 х 5 см и кладите одну на другую вперемежку так, чтобы медь ложилась на «серебро». Самый нижний слой должен быть бумажным, самый верхний  — медным. У вас получилась батарея элементов; чем выше стопка, т. е. чем больше элементов, тем выше и напряжение.

Из медной фольги вырежьте полоски — токоотводы, приложите их к стопке сверху и снизу и обмотайте изоляционной лентой, а потом погрузите батарейку в электролит—раствор поваренной соли. Чтобы убедиться в том, что батарейка начала работать, поднесите к ее полюсам, как вы это уже делали прежде, полоску фильтровальной бумаги, смоченной раствором фенолфталеина. У отрицательного полюса раствор покраснеет. Напряжение у такой батарейки может достигать нескольких вольт, но ток, к сожалению, слабоват.

Для других источников тока проще всего будет воспользоваться готовыми уже материалами из старых, отслуживших свое батареек. Разломайте батарейки и извлеките из них активную массу оксида марганца, которой обмазаны электроды, графитовые стержни и засохшую пасту (загущенный электролит) — соскребите его и положите для набухания и воду. Оксид марганца разотрите в порошок и смешайте с несколькими каплями фотоклея или раствора желатины. Этой смесью обмажьте графитовый стержень или же грифель простого карандаша, оставив сверху свободный участок для крепления контакта. Когда смесь высохнет, обмотайте стержень «серебряной» бумагой в несколько слоев, «серебром» наружу, и обвяжите ниткой. Один проводок плотно обмотайте вокруг стержня, другой—вокруг «серебряной» бумаги и приклейте его липкой лептой. Обмотайте элемент изоляционной лентой — он готов к работе.

Более совершенные элементы получаются, если активную массу и пасту увлажнять раствором хлорида аммония (24 г на 100 мл дистиллированной воды; полезно добавить 1 г хлорида кальция). Если этот раствор нагреть с крахмальным молоком, то получится электролит в виде пасты.

Возьмите полиэтиленовую пробку от бутылки, проколите в дне отверстие и пропустите через него проволочку. В пробку положите кружок из оцинкованного железа, он должен быть прижат к проволочке-токоотводу. Из фильтровальной бумаги вырежьте кружок по внутреннему диаметру пробки, пропитайте его электролитом, смажьте пастой и вложите в пробку. Сверху положите размоченную активную массу с оксидом марганца из старой батарейки и прижмите кружком, вырезанным из графитового стержня — он будет служить вторым токоотводом. Из таких «пробочных» элементов тоже можно составить батарею, дающую напряжение в несколько вольт.

Пластмассовую пробку можно заменить железной с оловянным покрытием — от бутылки с лимонадом или минеральной водой. Естественно, цинк в этом случае уже не нужен, равно как не нужно пробивать отверстие в пробке—она сама по себе электропроводна, но оловянный элемент дает невысокое напряжение.

Еще более совершенный элемент — в виде стаканчика из алюминиевой фольги. Стаканчик можно изготовить с помощью короткого (3—4 см) отрезка пластмассового шланга. Внутрь вложите листок фольги заведомо большей высоты, прижмите к стенкам, а из «лишнего» материала сделайте донышко и распрямите его круглым стержнем, например обратной стороной шариковой ручки. Алюминиевый стаканчик вполне заменит цинковый.

Картонный кружок положите на дно и смажьте стаканчик изнутри загущенным электролитом из старой батарейки или самодельным. Слой не должен превышать 1 мм. Мешочек из легкой ткани наполните увлажненной массой МnO₂, уплотните, слегка надавливая тем же круглым стержнем, добавьте доверху массу и вдавите графитовый стержень (или грифель карандаша). Еще раз слегка уплотните массу, прикройте по возможности мешочек и наденьте на стержень второй картонный кружок с отверстием посередине—он не даст электроду наклоняться. Зажгите свечу и накапайте на эту шайбу, а потом на донышко элемента парафин для изоляции.

Такой элемент дает напряжение около 1 В, ноток его больше, чем у элемента из пробок. Два-три «стаканчика» дают возможность слушать транзисторный приемник через наушники.