식초 배터리의 전압이 왜 개별 전압의 합과 같지 않습니까?

아들 초등학교 수업을위한 수업 중 데모 / 실습을 진행 중이며, 뉴질랜드 10 센트 (구리 코팅) 동전, 아연 와셔, 식초가 담긴 판지로 작은 배터리를 만들었습니다. 각 개별 셀은 약 0.96 볼트를 측정하지만 4 개를 합하면 약 2.6 볼트 만 나옵니다. 배터리가 충전되지 않는 특성에 대해 알지 못하는 것이 있는지 궁금합니다.

또한 한 쌍의 eneloop AA에서 나오는 전압과 동일한 전압 인 2.6 볼트에서도 LED는 매우 밝지 않은 eneloop AA에 연결하는 것에 비해 전혀 밝지 않습니다. 식초 배터리의 낮은 전류량 때문입니까? 더 많은 것을 직렬로 넣으면 더 나아질 것입니다 (또는 두 번째 것을 만들어 병렬로 연결해야합니까?).

나는 전자 제품에 약간의 멍청한 놈이며, 아들이 매우 흥미를 느끼면서 지금 배우는 것이 재미있어서 그와 함께 배우는 것이 재미 있습니다.

팁 주셔서 감사합니다.

나는 의도 한 최종 제품을 보여주는 아래 그림을 첨부했습니다 (단순한 스위치로 회로를 완성하기 위해 LED 와이어의 상단과 하단을 꽉 쥐었습니다). 오른쪽은 셀에 사용하는 것입니다 (식초를 빼고 동전에 맞게 판지를 자르지 않은 상태).

몇 가지 기본 발전을 시연하는 것뿐만 아니라 뉴질랜드 주화와 식초를 사용하여 상업적 발전을하지 않는 이유를 시연하게됩니다!

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

그림 1. 모든 배터리에는 내부 저항이있어 전류가 증가함에 따라 전압 강하가 발생합니다.

내부 저항의 효과는 전류가 증가함에 따라 전압 강하를 유발하는 것입니다. 이에 대한 간단한 데모는 AM1 위치에있을 때 멀티 미터를 mA로 설정하고 (오른쪽 소켓에 리드가 있는지 확인) VM1 위치에서 DC V로 설정 한 상태에서 연결하는 것입니다.

• LED를 분리하십시오. 개방 회로 전압을 측정하십시오. 개방 회로 전류를 측정 할 필요가 없습니다. 0이됩니다.
• $R = \frac {V_{OC} - V_{LOADED}}{I}$

직렬로 연결할 때 왜 0.96V의 4 배를 얻지 못하는지 말하기 어렵지만 사진이 더 많은 것을 말해 줄 수 있습니다.

사진을 보면 개별 셀에 누수가있을 수 있습니다. 와셔 또는 동전의 측면이 젖 으면 셀에 부분 단락이 발생합니다. 이를 테스트하기 위해 스택이 아닌 와이어로 연결된 4 개의 개별 셀을 만듭니다.

배터리가 부하에 연결되면 배터리의 내부 저항으로 인해 출력 전압이 약간 떨어집니다.

배터리를 구성하는 경우 배터리의 내부 저항을 줄이기 위해 할 수있는 간단한 4 가지 방법이 있습니다.

1. 전극을 넓게 만드십시오.

   • 전해질의 저항은 전류가 통과하는 전해질의 단면에 반비례 할 것이다. 일반적으로 대부분의 전류는 전극 사이에서 직선으로 직접 이동합니다.
   • 화학 반응이 일어날 수있는 속도는 전극의 면적에 비례합니다.
   • 이것은 여러 개의 배터리를 병렬로 배선하는 것과 같습니다.

2. 전극 사이의 간격을 줄입니다. 전해질의 저항은 전류가 전해질을 통과해야하는 거리에 비례합니다.

   • 얇은 판지나 종이 타월을 사용하면 저항이 줄어 듭니다.

3. 전해질의 이온 농도를 높이십시오. 전도도는 이온의 농도에 다소 비례합니다.

   • 예를 들어 식초에는 아세트산이 들어 있습니다. 아세트산 함량이 높은 다른 식초 브랜드를 사용하면 도움이 될 수 있습니다.
   • 식초 대신 구연산을 사용하는 경우 지역 식료품 점에서 순수한 구연산 분말을 구입할 수 있습니다. 그것은 일반적으로 베이킹 섬에 있습니다.

4. 이온 이동도가 높은 전해질을 사용하십시오. 전해질의 저항은 이온 이동도에 반비례합니다.

   • 구연산 (레몬 주스에서 발견)과 중탄산 나트륨 (베이킹 소다)은 모두 좋은 전해질을 만듭니다.

부하시 배터리 전압을 낮추는 내부 저항 현상 외에도 내부 단락에 대한 @Jasen 의견에주의를 기울여야합니다. 산업용 배터리를 살펴보면 개별 셀이 전해질을 공유하지 않는다는 것을 알 수 있습니다.

한 셀의 각 코인과 다음 셀의 와셔 사이에 비습윤 필름 (예 : 비닐 봉지 또는 캔디 랩 조각)을 넣으십시오. 여전히 전기적으로 연결해야하므로 절연 층을 가로 질러 작은 와이어를 배치하십시오. 그러면 배터리 출력이 향상되고 총 부하가 적어도 부하없이 개별 셀의 전압 합계에 더 가까워집니다.