ربما سمعتَ مسبقاً عن بطارية الحامض أو البطارية الحيوية، والتي تستخدم عادة لأغراض تعليمية، وتولد جهداً كهربائياً منخفضاً عن طريق تفاعل كهروكيميائي، حيث يمكن الاستفادة من هذا الجهد الكهربائي بإنارة مصباح صغير أو صمام ضوئي (LED).

تَستخدم هذه البطارية عادة من ثلاث إلى أربع حبات من الحامض لتضيء صماما ضوئيا (LED) بشكل خفيف. التصاميم الجيدة منها تستخدم ليمونة واحدة، ولكنها تبقى مع ذلك محدودة جداً ولم أرى أي اختراق أو ابتكار في تصاميم هذه البطاريات.

لقد أحببت أن أشارككم ببعض تصاميمي والتي سترون أنها مختلفة، حيث أنها تستعمل بضع قطرات فقط من عصير الحامض، والصغيرة منها لا تحتاج إلا إلى قطرة واحدة، وهي صغيرة إلى درجة أنك يجب أن تنظر بعناية لتراها بالعين المجردة ولا يزيد وزنها عن نصف غرام، ومع ذلك فإنك تستطيع صنعها بوقت قصير جداً (دقائق) وبمواد من الخردة.

هذه البطارية تولد جهداً كهربائياً مقداره 3.5فولط وتياراً شدته 35مليأمبير يضيء صماما ضوئيا (LED) لمدة ساعة على الأقل، وعندما تنتهي هذه المدة (أكثر أو أقل من ساعة وذلك بحسب الطقس) فإن عصير الحامض يتبخر، ويمكن إعادة شحن البطارية بإضافة قطرة أخرى من الحامض.

يمكن استخدام هذه الخلايا مرات عديدة قبل أن تتأكسد وتصبح غير قابلة للاستخدام. سأعلمكم كيف يمكن صنع بعض بطاريات الحامض في أقل من 10دقائق ومن مواد من الخردة متوفرة في أغلب المنازل وبدون أي تكلفة.

سنبدأ أولاً بصنع بطارية صغيرة جداً، ثم سننتقل إلى بطارية على شكل وردة والتي تضيء عند سقايتها (بقطرات من عصير الحامض)، وأخيراً سنرى بعض التصميمات الأخرى لصنع البطاريات من مواد عادية.

أتمنى أن تجدوا هذا التصاميم ممتعة وأن تكون خطوة للحفاظ على البيئة وأحد نقاط انطلاق لاستكشاف مصادر الطاقة الأخرى.

ملاحظات حول تصميم هذه البطارية:

1- للحصول على نتيجة أفضل احرص أن تكون الأسلاك النحاسية متقاربة ما أمكن.

2- يمكن زيادة زمن الإضاءة بتغليف الخلايا لتقليل التبخير.

والآن سأريكم بعض التصاميم الأخرى التي لكل منها مساوئه ومحاسنه.

مبدأ عمل البطارية

هذه البطارية هي كأي بطارية تتألف من الزنك والنحاس، ويمكنك البحث عبر الانترنت عن التفاعلات الكيميائية الكهربائية التي تحدث في هذا النوع من البطاريات، ولكن ما يهمنا هنا هو كيفية صنعها.

البطارية مؤلفة من 4خلايا صغيرة تنتج الواحدة منها 0.9فولط تقريباً، وتوصل على التوالي فيصبح الجهد الكلي تقريباً 3.5فولط، وهو الجهد اللازم لإنارة الـصمام الضوئي (LED). كل خلية مكونة بشكل أساسي مما يلي:

·        سلك حديدي مطلي بالزنك بطول 1سم ومقطع 0.8مم، وهذا هو القطب الموجب للبطارية.

·        طبقة من الورق الماص مع قطرات من الحامض وملفوفة على السلك الحديدي، وتعمل هذه الطبقة عمل المحلول الملحي الموصل في بطارية زنك-نحاس العادية.

·        سلك نحاسي ملفوف بدقة حول الورق الماص بدون أن يلمس السلك الحديدي.

المواد

ستجد الكثير من المواد الأساسية التي تحتاجها لعمل هذه البطارية في أرجاء المنزل من القطع التي كان من الممكن أن تهدر، كنصف ليمونة مقسومة منذ أيام أو نفايات أسلاك معدنية أو أجزاء من سلك نحاسي غير مستعمل.

سوف نحتاج المواد التالية:

·        سلك حديدي مطلي بالزنك، استخدمت سلكاً بمقطع  0.8مم، ولكن هذا ليس مهماً.

·        بعض أجزاء من سلك نحاسي.

·        ليمون.

·        منديل ورقي، أو صفحة من ورق ماص.

·        صمام ضوئي (LED).

ويمكنك استعمال الأدوات التالية للإنجاز:

·        معدن للحام.

·        مقص قادر على قص سلك معدني بمقطع 0.8مم.

طريقة الصنع

1- اقطع 1.5سم تقريباً من السلك الحديدي.

2- خذ ورقة واحدة من مناديل الوجه الورقية (طبقة واحدة إذا كانت مؤلفة من عدة طبقات). وكلما كان أرقا كلما كان أفضل. اقطع الورقة على شكل مستطيلات بطول 2سم وعرض 1سم، ثم غلف السلك الحديدي بواحد من هذه المستطيلات وذلك بلفها على السلك على شكل طبقات تاركاً مسافة 5مم بدون تغليف. أصبح السلك الحديدي المطلي بالزنك ملفوفاً بطبقة الورق الماص الآن.

3- السلك النحاسي.

4و5- استخلص خصل السلك النحاسي بإزالة العازل البلاستيكي عنه، ثم لفها حول الورق مع التأكد من عدم تلامسها مع السلك الحديدي.

6- وهكذا نكون قد أتممنا خلية واحدة، وعندما تنتهي من صنع أربع خلايا أوصلها مع بعضها على التوالي وذلك بلحم طرف السلك النحاسي لأحد الخلايا مع الجزء المكشوف من السلك الحديدي للخلية الثانية وهكذا... ولتصغير الحجم الكلي وضعت الخلايا بشكل متعاكس كما توضح الصورة جانبه.

7- بعد ذلك أوصل الخلايا مع المصباح صمام ضوئي (LED)بواسطة اللحام مع الانتباه للأقطاب حسب الشكل.

8- للحصول على ساعة مجانية من الضوء ضع قطرة واحدة من الحامض على كل خلية.

هذا التصميم يصلح أن يكون هدية فريدة، يمكنك إعطائها لشخص ما عندما تكون الإضاءة منخفضة وتطلب منه أن يسقيها بعصير الحامض فتضيء بشكل جميل جداً.

أما عن طريقة الصنع فهي بسيطة وما عليك إلا أن تتبع الصورة التالية التي تشرح طريقة تركيبها بما فيها التصميم العام لها:

هذا التصميم شبيه جداً بالتصميم السابق ولكن قمنا بإضافة بعض التحسينات فيه.

استخدمت فيه 18خلية و3مصابيح عبارة عن صمامات ضوئية للوردة وواحد للوريقة.

أما الأدوات التي استعنت بها فهي: مقص وغراء وورق وأسلاك من الزنك والنحاس.

بالنسبة للدارة الكهربائية وتصميم هذه الوردة فهو على الشكل التالي:

أما عن طريقة الصنع فهي بسيطة وما عليك إلا أن تتبع الصورة التالية التي تشرح طريقة تركيبها بما فيها التصميم العام لها:

الجميل في هذا التصميم أن الأرجل والمخالب هي البطاريات، أما العينان فهما المصباحان ، أي أنك تستطيع أن تجعل العينان تتوهجان بمجرد أن تعصر بضع قطرات من الحامض على الأرجل والمخالب.

طريقة صنع الخلايا:

كل خلية مؤلفة من سلك من الزنك بطول 1سم مع شريط من الورق الملفوف عليه وشريط أصغر من رقاقة نحاس ملفوفة على الورق، فتصبح بذلك خلية كهروكيميائية بسيطة تنشط عندما نرطب الورق ببضع قطرات من الحامض الذي يصبح بذلك المحلول الشاردي الناقل للتيار الكهربائي.

لدينا في هذا التصميم 8خلايا حيث أن كل خلية تولد من 0.7فولط، وتوصل على التوالي، كل 4مع أحد المصابيح صمام ضوئي.

إلى حد الآن هذه البطارية هي الأصغر على الإطلاق.

توصلت إلى هذا التصميم وأنا أريد تخفيض حجم البطارية مع الحفاظ على قدرتها على إضاءة المصباح وباستخدام مواد متوفرة في المنزل أو من الخردة.

هذه البطارية مؤلفة من 4خلايا بالغة الصغر، كل منها مؤلفة من سلك زنك بطول 0.44مم وقطعة من من منديل ورقي ملفوف عليه وقطعة صغيرة من النحاس ملفوفة على الورق.

توصل هذه الخلية على التوالي وتوصل مباشرة مع رجلي المصباح صمام ضوئي (LED). قطرة من الحامض كافية لتنشيط البطارية لساعة على الأقل، مع مراعاة ألا يتلامس الورق في أحد الخلايا مع الورق في الخلية التالية وخصوصاً مع حجم صغير كهذا. والصور التالية توضح وصل الخلايا وطريقة لحامها مع بعضها ومع المصباح.