Par S. Hussain Ather – Mis à jour le 30 août 2022
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Avec quelques objets du quotidien, vous pouvez construire une petite batterie qui démontre les principes fondamentaux de l’électricité. Bien que la chimie diffère de celle des batteries commerciales, ces projets illustrent comment les ions se déplacent et génèrent un courant.
Il existe trois types simples de batteries DIY que vous pouvez fabriquer à la maison :
Suivez les conseils de sécurité ci-dessous avant de commencer.
Même les petites batteries peuvent produire un choc ou un court-circuit. Ne touchez jamais les deux extrémités d’une batterie en même temps. Gardez votre zone de travail sèche et utilisez des outils isolés. Lors du test de tension, évitez de créer un court-circuit direct entre les bornes.
Choisissez une journée ensoleillée et sèche. Creusez des trous peu profonds (2 à 3 pouces) espacés d'au moins quelques pieds. Placez un clou en cuivre et un clou en aluminium dans chaque trou, en vous assurant que les têtes métalliques affleurent le sol. Utilisez les coupe-fils pour dénuder environ 1,5 pouces d'isolant du fil de cuivre. Enroulez fermement la section dénudée autour de chaque tête de clou, puis connectez les deux clous avec une boucle continue en fil de cuivre.
Fixez les fils du multimètre aux électrodes de cuivre et d’aluminium. Réglez le compteur en mode DC. Une seule cellule devrait lire quelques millivolts ; la lecture dépend de la composition du sol et de l’humidité. Pour une tension plus élevée, disposez plusieurs cellules en série :alternez des clous en cuivre et en aluminium, reliant chaque paire bout à bout. Une série de 12 cellules peut atteindre jusqu'à ~0,3 V.
Coupez le matériau humide à la taille d'un centime. Dissoudre 2 à 3 cuillères à café de sel dans le bol d'eau; le vinaigre peut servir d’électrolyte faible. Faites tremper le papier pendant deux minutes, puis essorez l'excès de liquide. Enveloppez le papier imbibé de papier d'aluminium en le façonnant autour d'un centime. Placez la pièce sur le papier d'aluminium. Cet assemblage est une cellule.
Connectez un multimètre entre la pièce et la feuille. Une cellule typique produit 0,1 à 0,3 V. Empilez plusieurs cellules en série pour augmenter la tension et testez avec une LED :elle devrait briller une fois que la tension cumulée dépasse le seuil de la LED (~ 2 V).
Enroulez chaque vis avec une bande de papier, puis enroulez le fil de cuivre autour de la vis recouverte de papier 30 à 40 fois. Utilisez la seringue pour percer six trous uniformément espacés sur un côté de la planche. Insérez les vis à travers la planche dans une grille, en vous assurant que le papier reste enveloppé. Connectez les vis avec le fil de cuivre, en fixant fermement les joints.
Plongez la planche dans un bain salin pendant plusieurs minutes, puis retirez-la et séchez-la. Connectez un multimètre aux bornes de la carte. L'appareil produit généralement 0,2 à 0,5 V par cellule ; plusieurs cellules peuvent être câblées en série pour un rendement plus élevé. Une LED peut servir d'indicateur visuel.
Ces expériences illustrent comment les solutions électrolytiques peuvent produire de l’électricité, offrant ainsi une base pour la recherche sur des batteries renouvelables à faible coût. Les limites actuelles des électrolytes aqueux (tension inférieure à celle des cellules lithium-ion) sont résolues par des produits chimiques avancés. Par exemple, des recherches menées par les Laboratoires fédéraux suisses pour la science et la technologie des matériaux ont montré que les solutions de bis(fluorosulfonyl)imide de sodium (NaFSI) peuvent atteindre jusqu'à 2,6 V, soit près du double de la tension des solutions salines traditionnelles.
Historiquement, la batterie terrestre a été décrite pour la première fois par Alexander Bain en 1841, ce qui a conduit aux premières technologies télégraphiques et à une meilleure compréhension du champ électrique terrestre. Les recherches modernes continuent d'explorer le potentiel de ces systèmes simples pour des solutions énergétiques durables.
