Znate li kako nastaje struja? A kako funkcionira baterija? Idemo pokušati odgovoriti na ova pitanja i uz to sami napraviti bateriju od krumpira s kojom možemo napajati lampicu ili sat.

Sadržaj

1. Što je baterija i kako funkcionira?
2. Kako funkcionira baterija od krumpira?
3. Potrebni materijali za bateriju od krumpira
4. Postupak izrade baterije od krumpira
4. Što ćete naučiti i koje vještine ćete razvijati radeći Bateriju od Krumpira?

Što je baterija i kako funkcionira?

Najjednostavnije rečeno, baterija je spremište električne energije. Složenije objašnjenje je da se električna energija zapravo ne može pohraniti. Baterija, kada se spoji na strujni krug, proizvodi električnu energiju.

Baterija se sastoji od:

• Anode (negativne strane označene s -). Tu je najčešće korišteni materijal Cink. Cink je metal koji sadrži mnogo elektrona i rado ih daje materijalima s manje elektrona.
• Katode (pozitivne strane označene s +). Tu je najčešće korišteni materijal Bakar. Bakare je metal koji sadrži malo elektrona i rado ih prima od drugih metala s većom količinom elektrona.
• Elektrolita (tekućina ili pasta koja se nalazi između). Bez elektrolita, elektroni bi jednostavno prešli s anode na katodu i to bi bilo to. Elektroliti omogućuju anodi da ponovno primi elektrone s katode i tako stvara strujni krug.

Anoda sadrži višak, a katoda manjak elektrona. Elektrolit sprječava prelazak elektrona s anode na katodu. Kada spojimo katodu (+) i anodu (-) na strujni krug pomoću žice, omogućujemo prelazak elektrona s anode na katodu i to strujanje elektrona stvara električnu energiju. Elektroni koji se sada nalaze na katodi, kroz elektrolit (pomoću kemijske reakcije) otpuštaju elektrone što omogućuje da katoda konstantno sadrži manjak elektrona i da ih dalje privlači iz anode.

Strujni krug znači da se električna energija, ili električni naboj (to zovemo voltaža) negdje proizvodi te da struji (to nazivamo strujanje). Još jedan važan dio električnog kruga koji ne smijemo zaboraviti je trošilo. Trošilo usporava ili zaustavlja strujanje električne energije i pretvara ju u svjetlost, toplinu, zvuk ili neki drugi oblik energije. Žarulja je dobar primjer trošila gdje vidimo kako se električna energija pretvara u svjetlosnu kada je spojimo na strujni krug.

Jedna zanimljivost je da u standardnom strujnom krugu električna energija teče od pozitivnog prema negativnom naboju, dakle suprotno od stvarnog kretanja elektrona. To je zato što se takav smjer odabrao prije nego se znalo o funkcioniranju elektrona, a poslije se nije mijenjao kako se formule ne bi morale revidirati.

Kako funkcionira baterija od krumpira?

Baterija od krumpira funkcionira na sličan način kao i standardna baterija. Sastoji se od sva tri dijela:

• Pocinčani čavao (galvanizirani čavao) je anoda jer sadrži višak elektrona, 
• Bakreni čavao (ili bakrena kovanica) je katoda jer sadrži manjak elektrona, te 
• Krumpir ili drugo voće koje služi kao elektrolit.

Kada stavimo pocinčani čavao u krumpir, dolazi do kemijske reakcije pri kojoj se elektroni otpuštaju iz cinka. Bakar privlači te elektrone te kada ih spojimo na žaruljicu ili sat, stvaramo strujni krug koji omogućuje strujanje elektrona i nastanak električne energije.

Već smo spomenuli kako svaka baterija ima pozitivnu i negativnu elektrodu ili terminal. A da bi stvorili strujni krug, potreban nam je konduktor koji omogućava elektronima kretanje kroz njega. Metali, poput bakra i željeza su odlični konduktori elektriciteta. Kroz konduktor, elektricitet se kreće od negativno nabijene elektrode prema pozitivno nabijenoj elektrodi. Jačina (sila) kojom se elektroni kreću se mjeri u voltima ili voltaži.

A kako nam krumpir može poslužiti kao elektrolit? Krumpiri su bogati fosfornom kiselinom, ionima natrija, kalija, klorida i raznim otopljenim solima. To ga čini savršenim elektrolitom.

Ako u krumpir zabijemo pocinčani i bakreni čavao, on će djelovati kao blokada između ta dva metala i sprječavati strujanje elektrona. Ako čavle spojimo žicom (konduktor), elektroni će se početi kretati. Kako elektroni prelaze s pocinčanog čavla na bakreni čavao, krumpir počinje reagirati i otpušta elektrone s bakra tako da se nikada ne postigne ekvilibrij. To omogućuje da elektroni konstantno prelaze s cinka na bakar. Sve dok u krumpiru ima dovoljno kemikalija da može djelovati kao elektrolit.

Jedan krumpir može generirati oko 0.5 Volti električne energije. To znači da nam treba 3 krumpira da bi napajali LED lampicu od 1.5 Volti. Ali ako krumpir prerežemo na polovice, svaka polovica će generirati 0.5 Volti tako da nam je potrebno samo jedan i pol krumpir da bismo napravili bateriju od krumpira.

Krumpir nije najbolji elektrolit iz porodice voća i povrća. Na primjer, limun je bolji elektrolit nego krumpir! No krumpiri lakši za uzgojiti, jeftiniji i otporniji, i to ih čini najboljim izborom za proizvodnju organske električne energije.

Potrebni materijali za bateriju od krumpira

• LED Lampica. Najbolje je ako možete nabaviti LED lampicu od 1.5V, no te su ipak teže za nabaviti. Najlakše je nabaviti lampicu iz upaljača koji možete kupiti u gotovo svakoj trgovini, ili iz dekorativnih lampica za božićnu jelku. Te lampice trebaju 3.5V no i to je dovoljno malo za uspješnu izradu naše baterije od krumpira.
• 3 do 5 krumpira. Ovo može varirati i uvelike ovisi o Voltaži lampice koju ćete koristiti. Mi smo koristili lampicu od 3.5V budući da ju je najlakše nabaviti. Uz to, broj će ovisiti o svježini krumpira pri čemu svježiji krumpir može proizvesti jaču voltažu. No generalno je pravilo da će jedan krumpir proizvesti 0.5V. Ali ne zaboravite da možemo prerezati krumpire na polovice i da će svaka polovica moći proizvesti 0.5V. Tako da svaki krumpir (prerezan na pola) može proizvesti 1V. Ako planirate koristiti polovice krumpira, možemo reći da nam je potreban 1 krumpir za 1 volt koji je potreban za napajanje lampice.

• Bakreni čavli. Bakrena kovanica može isto poslužiti, ali preporučujemo čavao zbog jednostavnijeg rukovanja. Možemo ih nabaviti u bilo kojoj željezariji. Trebat će nam 6-12 bakrenih čavla da napravimo našu bateriju. Odnosno, treba nam toliko čavala, koliko i (kriški) krumpira.
• Pocinčani čavli (galvanizirani čavli). Isto kao i s bakrenim čavlima. Trebat će nam ih 6-12 i možemo ih nabaviti u bilo kojoj željezariji.
• Bakrena žica. Možemo ju također nabaviti u željezariji. Jedan metar žice će biti i više nego dovoljan. Što je žica tanja, to bolje, budući da će nam ju biti lakše omotati oko naših elektroda (bakreni i pocinčani čavli). 
• Nož. Obični kuhinjski nož koji ćemo koristiti za rezanje krumpira na polovice.
• Kombinirke. Potrebne za rezanje žice i pomoć pri omotavanju oko čavala.

Postupak izrade baterije od krumpira

Preporučujemo da pogledate video na početku članka kako biste vidjeli korak po korak postupak dobivanja baterije od krumpira. Ili nastavite čitati za detaljne upute koje slijede.

• Izrežite krumpir na polovice. Ako ste odlučili raditi s polovicama krumpira, prerežite svaki krumpir na pola s kuhinjskim nožem. Operite krumpir kako zemlja ne bi ometala tok elektrona. Prisjetite se, svaka polovica krumpira može proizvesti oko 0.5V tako da možete planirati potrebnu količinu s obzirom na lampicu koju koristite. Za lampicu od 3.5V, trebat će nam oko 7 polovica krumpira. Možete spojiti četiri polovice i zatim postepeno spajati na još polovica sve dok se lampica ne upali.
• Izrežite trakice bakrene žice koristeći kombinirke. Za početak, izrežite 8 komada bakrene žice, duljine oko 20 cm. Ako je žica deblja, iskoristite kombinirke da ju omotate oko čavala. Jedan kraj omotajte oko bakrenog čavla, a drugi kraj oko pocinčanog čavla.
• Zabite prvi bakreni čavao u prvu krišku krumpira. Zabite pocinčani čavao, koji je spojen žicom za prvi bakreni čavao u drugu krišku krumpira.
• Sada zabite drugi bakreni čavao u drugu krišku krumpira (ista ona u kojoj nam se već nalazi prvi pocinčani čavao). Zabite drugi pocinčani čavao (koji je spojen žicom za prvi bakreni čavao) u treću krišku krumpira.

• Ponovite postupak sve dok ne spojite sve kriške krumpira. Budući da imamo pocinčani i bakreni čavao zabijen u svaku krišku krumpira, važno je da se oni ne dodiruju. Najbolje da svaki čavao zabijete na suprotne rubove kriške krumpira kako bi ostalo prostora između njih.
• Nakon što smo spojili sve kriške krumpira, primijetit ćete da je u prvoj i zadnjoj kriški samo jedan čavao. Sada omotajte žicu oko jednog pocinčanog čavla i zabodite ga u prvu krišku krumpira. Ostavite drugi kraj žice da visi. Omotajte jednu bakrenu žicu oko bakrenog čavla i zabodite ga u zadnju krišku krumpira. Ostavite drugi kraj da visi.
• Spojite krajeve žica s prvog i zadnjeg krumpira na lampicu. Moramo spojiti + na + i – na – kako bi se lampica upalila. Ako ne možete reći koja je žičica pozitivna, a koja negativna, samo probajte obrnuto spojiti žice koje strše iz krumpira. A ako se lampica još uvijek ne želi upaliti, dodajte još kriški krumpira sve dok lampica ne svijetli.
• I gotovi smo! Upravo ste napravili prirodni, obnovljivi, izvor električne energije!

Što ćete naučiti i koje vještine ćete razvijati radeći Bateriju od Krumpira?

• Kako funkcionira električna energija i strujni krug
• Kako funkcionira baterija 
• Kako možemo napraviti svoj izvor struje
• Znanja iz inženjerstva
• Kemiju i kemijske procese

Ako vam se svidjela ova aktivnost, i zanima vas još praktičnih aktivnosti iz inženjerstva, svakako pogledajte Kako možete napraviti projektor za mobitel kod kuće. A ako ste zainteresirani za još kuhinjskih eksperimenata, pogledajte kako zgnječiti limenku koristeći vodu i kako smanjiti vrećicu pomoću mikrovalova.

Pribilježite se na Newsletter

Pogledajte ostale aktivnosti iz kategorija…