Pila di Daniell o Pila Italiana

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Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da maxlinux2000 » 13 gen 2012, 22:18

Ciao a tutti,

cercando il nikel, sono capitato su una pagina web dove vendono anodi sacrificali anticorrosione in Zinco.
Si tratta di blocchetti di zinco che possono essere fissati con viti e proteggono dalla corrosione il ferro a cui sono collegati elettricamente.

[img]http://www.zineti.com/idb/prodnautica/z-dsf90foto_m.jpg[/img]

http://www.zineti.com/home/home.php

È in spagnolo, ma penso che ci siano anche in italia delle imprese del genere.

al che mi ha fatto tornare alla mente gli esperimenti di hal9000 con lo zinco/sofato di rame e la pila italiana.

[img]http://www.fstfirenze.it/data/CD003/CD003-140.jpg[/img]

Una domanda peró.... questa pila è ricaricabile?
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da Ferrobattuto » 14 gen 2012, 10:17

No, per quanto ne so io non è una pila ricaricabile, ma una pila "primaria" ossia un generatore elettrochimico. Durante il funzionamento parte dei metalli passa in soluzione e su uno degli elettrodi, per cui per "ricaricarla" bisognerebbe sostituire parte delle soluzioni. Oltretutto ha una resistenza interna piuttosto alta, perché si avvale di un "ponte salino" per collegare la "parte anodo" con la "parte catodo", il che allontana notevolmente gli elettrodi e ne aumenta la resistenza.
Certo, facendo scorrere una certa corrente in modo inverso un po' tutte le pile primarie tendono a ricaricarsi, lo abbiamo visto anche con le normali zinco-carbone, ma con rendimenti bassissimi e con funzionamento precario, non certo adatto all'uso che serve a noi.
Se anche si dovesse ricorrere ad un banco di pile primarie, magari per emergenza in caso blackout totale prolungato, sarebbe molto più semplice ricorrere ad una serie di "normalissime" coppie voltaiche rame-zinco mantenute asciutte, nel quale riversare la soluzione acida lì per lì al momento che serve. Oltretutto credo che lo zinco si possa sostituire con altri metalli più facili da trovare, come l'alluminio.

Quì: http://www.voltimum.it/techarea.php?dyn ... 3&hpid=374 C'è una tabella del potenziale elettrochimico di diversi metalli.

Formando coppie di metalli diversi in teoria si potrebbero avere potenziali abbastanza elevati, ma poi la complessità della chimica necessaria o lo scarso rendimento o la difficoltà costruttiva ne sconsigliano l'uso. Solo nel caso del Litio ultimamente si è riusciti a realizzare degli elementi funzionali, perfino ricaricabili, che hanno ben 3,6V di tensione e che infatti ormai vengono usati dappertutto, dai cellulari ai PC portatili.
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da maxlinux2000 » 16 gen 2012, 14:42

bèh, la pila che propongo (pila italiana che si vede nella foto) non ha il famoso ponte salino, infatti è una delle variazioni della pila a gravità, che sfrutta la differenza di densità tra i due elettroliti per tenerli separati.

per ora ho contattato la ditta zineti per sapere il prezzo, mi hanno fatto alcune domande e spero che mi diano il prezzo finale in questa settimana.

Stavo pensando una cosa... una volta che lo zinco è quasi consumato, si potrebbe invertire il processo alimentando la pila e forzare l'elettrolisi. In questo modo si formano peró dei baffi metallici molto fastidiosi, ma si potrebbe raccoglerli e poi fonderli (punto di fusione 419 gradi C) e formare un nuovo anodo.

È un po' laborioso, ma come pila di emergenza non credo sia malaccio.

inoltre potrebbe essere interessante comprare il solfato di zinco (si usa nelle coltivazioni di arance e citrici in generale) per ottenere lo zinco puro usando l'energia elettrica in eccesso prodotta dal pannelli solari. Sarebbe una via per accumulare energia durante l'estate e usarla poi in inverno.

in questi giorni provo ad andare al mio consorzio agrario e chiedere i prezzi del solfato di rame e zinco.
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da Lupo solitario » 16 gen 2012, 17:26

Io non credo sia possibile.
Lo zinco,al catodo, si depositerebbe, ma all'anodo si svilupperebbe anidride solforica, che reagirebbe subito con l'acqua dando acido solforico , che andrebbe a corrodere il rame, riformando solfato di rame.
Inoltre ritengo (sto andando a tentoni, eh? Magari scrivo delle sciocchezze, non ci ho ragionato tanto...) che la separazione tra i sue solfati , data dalla differente densità, verrebbe turbata e probabilmente rotta dal passaggio inverso della corrente che dovrebbe essere decisamente elevata per ottenere dei depositi consistenti.
A quel punto avresti dello zinzo solido e il rame in soluzione.
Comunque provare costa ben poco, molto più esaustivo che fare delle illazioni prima.

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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da maxlinux2000 » 16 gen 2012, 17:59

ok, ora andiamo per sezioni differenti. Dimentica per ora la pila di daniell e concentramoci solo sullo zinco come mezzo per immaganizzare energia.

Ipotesi di lavoro

Premessa
durante l'estate abbiamo un sacco di corrente elettrica prodotta dai pannelli solari che viene letteralmente sprecata, poi arriva l'inverno e dobbiamo accendere il generatore diesel o attaccarci all'enel per ricaricare le batterie.

l'idea sarebbe quella di trovare un mezzo per convertire questa energia altrimenti sprecata in un elemento chimico da utilizzare poi durante l'inverno in base alle necessità.

Dopo aver scartato molte possibilità ho pensato che lo zinco potrebbe essere un buon mezzo:

Sempre come ipotesi di lavoro si potrebbe fare cosí:

mettiamo in una vasca (non in quella della pila) una soluzione acida, satura di solfato di zinco e immergiamo due eletrodi in acciao inox alimentati da corrente continua. Nel catodo dovrebbe formarsi dello zinco, probabilmente spugnoso, ma pur sempre zinco puro.

Una volta ottenuta una quantità sufficiente fondiamo lo zinco (450 C) per ottenre una piastrina da usare come anodo sacrificale in una pila a gravità.
Questa produce fino a che non si è consumato lo zinco, se collegata ad un carico.

Ora naturalmente bisogna vedere se è fattibile e soprattutto se ne vale la pena.

Il solfato di zinco dovrebbe costare pochissimo ( mi informo in settimana).
L'energia elettrica è gratis visto che usiamo quella sprecata durante l'estate.
Il solfato di rame da usare nella pila a gravità costa pochissimo.


È un brutta idea?
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da maxlinux2000 » 16 gen 2012, 23:44

dunque vedo qui su wikipedia che per ottenere lo zinco "puro al 99.8%: si parte dal solfato di zinco:

http://it.wikipedia.org/wiki/Economia_a ... _metallico
Produzione con il metodo tradizionale [modifica]
Il metodo più usato è quello elettronico cioè sfruttare l'elettrolisi (in questo caso del solfato di zinco) per ricavare zinco puro al 99.8%. Il primo passo consiste nel prendere lo zinco ossidato estratto dal minerale e versarlo direttamente nell'acido solforico ricavando il solfato di zinco come descrive la seguente equazione chimica: ZnO+H2SO4-->ZnSO4+2H+.Nel secondo passo il solfato di zinco, diluito in acqua, viene messo in una cella elettrolitica con un anodo costituito da una lastra di piombo e una catodo di zinco puro, al catodo si depositerà lo zinco per via di interazioni elettroniche: ZnSO4+H2O+H+ -->Zn+H2SO4+H2.


...poi si fonde lo zinco in lamine, e si usa in pile "italiane" che erano in uso in tutto il mondo fino agli anni '50. :O
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da Ferrobattuto » 21 gen 2012, 21:45

Credo che per gli elettrodi dovresti usare del carbone, non dell'acciaio inox. Anche l'inox è una lega di metalli differenti che col passaggio della corrente produrrebbero dei solfati dei rispettivi metalli, di solito ferro nichel e cromo. Quando la corrente passa nella soluzione di solfato di zinco, come dice Lupo, lo zinco si deposita sul negativo, e lo "ione solforico" si ricombina con l'acqua formando acido. Al positivo l'acido si ricombina con il metallo dell'elettrodo formandone il rispettivo sale. E' il sistema della deposizione galvanica: si mette una soluzione salina del metallo da depositare, lo stesso metallo al positivo, e un oggetto metallico da ricoprire al negativo, il metallo passa dal positivo alla soluzione e al negativo sull'oggetto da galvanizzare. Col rame riesce benissimo: un pezzo di rame al + una soluzione di solfato di rame e un oggetto metallico, in genere di ferro, ben pulito e decappato sul negativo. Cromature, nichelature, ramature e perfino zincature, si fanno benissimo con questo sistema. Invece usando elettrodi di carbone, che non vanno in soluzione, da una soluzione di solfato si può riottenere il metallo e l'acido di partenza.
Potrebbe essere un sistema se si usasse una pila primaria in cui uno degli elettrodi è di zinco e si consuma in una soluzione producendo corrente. Mi pare che fosse il problema primario nelle pile di Volta..... Ma non ne sono sicuro. Credo sia anche il sistema tipo Leclanchè, anche se con qualche variante. La normalissima zinco-carbone insomma.
Gli elettrodi di carbone si trovano proprio lì dentro: nelle pile tipo "torcia", che sono le più grosse.
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da Lupo solitario » 3 feb 2012, 15:15

Ferro ha ragione, elettrodi di carbone.
Al di là di tutto il problema dell'accumulo dell' energia è fondamentale: usiamo il motore a benzina perchè in un litro di benzina c'è tanta di quell'energia, facilmente sfruttabile e a basso costo, da continuare ad usare il motore a scoppio che sinceramnte un obbrobrio meccanico e termodinamico.
Ma non si potrebbe accumulare cotesta energia in una maniera più facile da usare ed accumulare?
Visto che c'è un esubero di energia, perchè, come fanno le centrali idroelettriche, non la immagazziniamo sotto forma di energia potenziale? Una pompa elettrica che mandi ad una determinata altezza dell'acqua che verrà contenuta in un serbatoio che, in inverno, verrà svuotato facendo girare la stessa pompa, ora usata come dinamo.
Un idea come altre, si intende.
E' che il passaggio zinco--->zinco ionico e viceversa mi lascia perplesso, temo abbia un rendimento, ammesso di risolvere tutti i problemi connessi che vedo numerosi e difficili da superare, assai scarso.
Impressione assolutamente personale ed opinabile, non me la sento più (leggi= non sono più capace) di fare tutti i calcoli di entropia , rendimento e così via per stabilire se sia o meno conveniente l'intero processo.

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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da maxlinux2000 » 3 feb 2012, 21:10

Ciao Lupus,

stavo pensando ad una cosa più semplice per monetizzare l'energia extra generata dai pannelli solari, non tanto sottoforma di energia quanto sottoforma di metallo puro. Metallo che poi si potrebbe rivendere sul mercato.

Per esempio se volessi ottenere argento/titanio/rame... partendo da ossidi di metallo e ottenere dopo qualche settimana delle barrette del metallo prescelto in base agli ossidi usati.

Praticamente l'idea ssarebbe quella si comprare gli ossidi e convertirli in metallo puro e poi rivenderlo aprofittando del fatto che la corrente elettrica è gratis, anzi viene letteralmente sprecata.

Quello che non so è se è economicamente vantaggioso..... da 1 kg di ossidi, quanto metallo puro è possibile ottenere? :mrgreen:
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da Ferrobattuto » 10 feb 2012, 13:47

Da gli ossidi non puoi ricavare il metallo puro solo per elettrolisi, o perlomeno credo che siano pochissimi gli ossidi che si possono purificare in quel modo. L'alluminio si ricava per elettrolisi dal suo ossido, ma l'ossido è fuso, a circa 2000 °C. Con l'elettrolisi si deve partire sa una soluzione di sali, ossia composti di metalli con acidi, ad esempio solfati o cloruri o nitrati solubili. Dal solfato di rame con quel sistema puoi ricavare rame metallico, come pure dal solfato di ferro. Anche dai rispettivi cloruri. Con gli ossidi invece di solito si procede per "riduzione", un po' come ho descritto per l'ossido di piombo. Per alcuni col carbone, per altri mi sembra di ricordare che si procede con l'idrogeno, o qualcosa di simile. Credo che tutto sommato sia un sistema di "accumulo" poco remunerativo, sia in termini di energia che in quelli economici. Poi i composti di metalli nobili e costosi sono cari...... Ma non credo sia conveniente nemmeno partendo dal solfato o dal cloruro di rame, nonostante il prezzo che ha di questi tempi. :D
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da maxlinux2000 » 10 feb 2012, 18:20

era una idea per vedere di non specare energia.
Si puo usare per scaldare l'acqua, ma per quello c'è già il pannello solare termico... Altre batterie alla fine sarebbero sofatate vista l'intermittenza della carica, per quello ho pensato a qualche mezzo per usare questa energia e ottenere qualche cosa di fisico.... i metalli per l'appunto.

So che l'alluminio non è neppure da considerare, ma stavo pensando al nikel, allo zinco e al rame... sarebbe bello anche ti tianio, ma non si può.

L'unico problema sarebbe sapere da 1kg di solfato di rame, quanto metallo si ottiene?
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da Ferrobattuto » 10 feb 2012, 21:45

Per sapere il peso in metallo ci vuole un chimico esperto. Si debbono calcolare le "moli", o qualcosa di simile, in base ai vari pesi specifici degli elementi presenti nella molecola. La formula bruta del solfato di rame è: CuSO4 Ossia un atomo di rame (Cu) uno di zolfo (S) quattro di ossigeno (O4). Già così di rame si vede che ce n'è poco..... Poi il solfato di rame che ti vendono è pentaidrato, ossia contiene anche 5 molecole d'acqua di cristallizazione per ogni molecola di solfato, fai un po' tu..... Per ogni chilo di composto di rame ce ne dovrebbe essere ben poco.
Pensandoci bene: per ogni molecola di solfato ce ne sono 5 d'acqua. Perciò in tutto sono 10 atomi d'idrogeno, 9 atomi d'ossigeno, 1 di zolfo e 1 di rame.
1 atomo di idrogeno ha peso atomico 1,00794 Sono 10, per cui in totale 10,0794
1 atomo di ossigeno 15,9993 Sono 9, per cui in totale 143,9946
1 atomo di zolfo 32,065
1 Atomo di rame 63,546
In tutto 249,685 "pesi" di sostanza che compri, ti darebbero 63,546 "pesi" di rame. Insomma, su 250g di solfato comprato circa 63,5g di rame. 1Kg di rame ogni 4Kg di solfato, comunque anche un sacco di corrente e di tempo, che per deporre elettroliticamente 1Kg di rame ce ne vuole una valanga.
Sicuramente ho sbagliato qualcosa, :mrgreen: speriamo di non far ridere troppo Lupo, o chi come lui se ne intende veramente, ma a me sembra piuttosto sconveniente.... :barf:
Piuttosto invece, per gli accumuli "a lungo termine" mi sembra meglio il sistema di all9000, coi suoi "bidoni" di ossidi da riconvertire a bassissima corrente. :D
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da Hal9000 » 6 apr 2012, 17:44

Ciao a tutti,
la pila di daniell, ovvero rame-zinco con solfato di rame e solfato di zinco, è ricaricabile, l'avevo provata, ma ha 3 problemi:
1) in fase di ricarica lo zinco si deposita in maniera irregolare formando degli spuntoni che crescono sempre più velocemente verso l'elettrodo di rame ad ogni ciclo tendendo a mandare tutto in corto
2) la separazione del solfato di rame per gravità sul fondo per differenza di densità elimina il ponte salino, ma tale separazione viene rovinata dalla corrente di ricarica, con una torcia surante la ricarica si vedono ad occhio nudo dei piccoli flussi di densità diversa salire verso l'alto, come fossero getti di acqua calda sul fondale marino, inoltre se la ricarica è troppo veloce avviene una parziale eletrolisi che facendo salire bollicine peggiora ancora la situazione rimescolando gli elettroliti
3) sia la corrente di scarica che quella di ricarica sono o devono essere molto basse, io avevo realizzato una batteria a 12V con queste celle con dei vasetti di vetro ma faticavo ad erogare 100mA ed alla prima ricarica la stratificazione del soflato di rame se n'è andata a pallino

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Purtroppo non ho altre foto di questa batteria zinco-rame 12V in quando era talmente deludente che l'ho smantellata, però avevo documentato meglio un altro esperimento sempre sulla daniell, in questo la corrente di corto era di mezzo ampere costante per tutta la notte, ma ricaricandola, oltre a formarsi gli evidenti spuntoni, si rimescolavano i due solfati rendendola inutilizzabile, ricordiamoci che il solfato di rame è la materia attiva positiva, se entra a contatto con lo zinco è come mandare in corto le due piastre positive di una piombo.

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Corrente di corto dopo la ricarica:
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Tensione a vuoto dopo 1 ora di corto:
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Avevo sperato anche io nello zinco ma risulta un metallo difficile da usare nelle reazioni elettro-chimiche di accumulo dell'energia, ha ragione Ferrobattuto, tanto vale far su 100-200 secchi della vernice con piombo-acido + ossidi riportati come nell'altra discussione, costa meno e la resa è garantita, ossidi e acido a costo 0 dalle batterie dismesse, l'autoscarica è ancora da testare, ma sui modelli piccolini da 2 e 10Ah tenevano più della metà della carica da un'estate all'altra lasciate li ferme tutto il tempo, sono ottimista anche per le sorelle più grandi.

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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da maxlinux2000 » 7 apr 2012, 9:48

ciao hall,

dai una occhiata a questa parte della discussione:
http://www.offgrid2.altervista.org/view ... =108#p1180

Seconso la tua esperienza, dici che sarebbe antieconomico, comprare alcuni tipi di ossido (rame per esempio) e usare l'energia in eccesso dei pannelli per ottenere attraverso l'elettrolisi, del metallo puro?
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Re: Pila di Daniell o Pila Italiana

Messaggio da Hal9000 » 7 apr 2012, 10:11

Per come la vedo io direi di si, c'è troppo lavoro attorno, non è solo il comprare l'ossido, ma tutte le sostanze interessate, la fusione ecc ecc
Pensa che avevo provato a ridurre gli ossidi e i solfati di piombo in piombo spugnoso con l'intendo di rifonderlo per gli elettrodi delle batterie come metodo alternativo alla ossido-riduzione che menziona Ferrobattuto con i carboni e la forgia, ma non è una semplice questione di cella elettrolitica, se usi acidi avrai sempre la corrosione dell'elettrodo positivo, qualsiasi metallo comune che userai, a meno che tu non voglia provare con il platino, ma a questo punto con quei soldi ti compri piombo per un accumulo stagionale :D

L'unica strada è con elettroliti alcalini, ma incorrerai sempre nei classici problemi degli accumulatori elettrocimici, anche se queste sono celle per la "raffinazione dei metalli", perchè prima di tutto il processo è applicabile solo agli ossidi conduttivi, che io sappia:
- ossido di rame = conduttivo
- biossido di piombo = conduttivo
- ossido di piombo = isolante
- ossido vari del ferro = isolante
- ossido di alluminio = isolante
- ossido di zinco = parzialmente conduttivo o isolante
- ossido di nichel = credo sia conduttivo

Quindi la tua scelta si ridurrebbe solo agli ossidi di rame o biossido di piombo, ma anche se sono conduttivi (non così bene come il metallo puro relativo) dovresti sempre pressarli per tenerli bene a contatto dell'elettrodo, ovvero andresti incontro agli stessi problemi costruttivi di un accumulatore elettrochimico, per come la vedo io per fare la stessa fatica tanto vale costruire un accumulo stagionale, che con i recenti sviluppi della mia sperimentazione inizia a diventare una cosa fattibile, basta dotarsi di un adeguato spazio e tanta pazienza ;)

Ad ogni modo tieni presente che industrialmente buona parte degli ossidi dei relativi metalli viene fatta partendo dal metallo puro, sembra un controsenso, ma credo che sia per il fatto che un produttore raffine i minerali per vendere il metallo puro, un altro compra il metallo e con procedimenti vari lo riduce al suo ossido, il chè ci fà intuire che potrebbe capitare che l'ossido di un metallo potrebbe costare uguale o di più del relativo metallo.

Per come la vedo io conviene mettere qualche tonnellata di elementi in piombo autocostruiti in una stanza adeguata, di quelli a scarica lentissima, robustissimi e con separazione ad elettrolita libero, così da avere una autoscarica bassissima, caricarli lentamente con l'energia d'eccesso durante i mesi estivi e poi usarli d'inverno, l'inevitabile solfatazione che ne deriverebbe dai mesi invernali sarebbe contrastata da mesi di lenta ricarica ad impulsi estiva, essendo gli elettrodi spessi e robusti durerebbero una vita, a parte il lavoro iniziale di costruzione del grosso banco stagionale, poi si "vivrebbe di rendita" .....

Ovviamente questo sono solo mie opinioni, sarò ben felice di essere smentito dalla pratica ;)

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