Hoe maak ik een biobatterij

Document acties

Tijdshoeveelheid 15 minuten
Moeilijkheidsgraad: makkelijk

Het woord ‘batterij’ heeft een aardige geschiedenis. Battery in het Engels komt van to bat dat slaan betekent. Battery betekent dan ook ‘een klap’. Zo voelde het tenminste als je een elektrische schok kreeg van de rij elektrisch opgeladen glasplaten die de Amerikaanse wetenschapper Benjamin Franklin had opgesteld. De Italiaan Volta maakte later de eerste echte batterij die stroom leverde. Zijn naam is dan ook gegeven aan de eenheid voor elektrische spanning, Volt. Hedendaagse batterijen bestaan bijna zonder uitzondering uit schadelijke chemische stoffen. Het blijkt heel moeilijk om een schone batterij te maken die genoeg stroom levert om lampen en computers op te laten branden. Ook met deze biobatterij lukt dat niet, hij levert te weinig stroom. Maar je kan er wel een LED-lampje op laten branden.

Hoedoe door: Bastienne Wentzel

Bekijk het profiel van Bastienne Wentzel
Aantal Hoedoes: 59

Benodigdheden

Citroenen
Koperen munten of koperdraad
Gegalvaniseerde spijkers of schroeven
Stroomdraadjes - die met krokodillebekjes eraan zijn het makkelijkst maar gewoon koperdraad werkt ook
Multimeter
Los LED lampje
Eventueel filmdoosjes
Azijn
Zout water

Stappen

Kies een elektrolyt

Een batterij bestaat grofweg uit drie onderdelen: een deel dat elektronen levert, een deel dat elektronen opneemt en een deel waardoorheen die elektronen zich kunnen verplaatsen. Dit laatste heet het elektrolyt. Veel elektrolyten zijn vloeistoffen. Huishoudazijn werkt goed, net als zeewater of kraanwater met keukenzout. Vruchtensap werkt ook. Zelfs als het nog vast zit in de vrucht, zoals het sap van een citroen. Neem voor dit experiment een citroen als elektrolyt.
Kies elektroden

Elektrische stroom is niets meer dan een stroom van kleine deeltjes die elektronen heten. De min-pool van een batterij levert die elektronen, de plus-pool neemt ze weer op en stuurt ze terug naar de min-pool. Zo ontstaat een eindeloze stroom elektronen. Hoe snel de elektronen stromen hangt ervan af hoe graag de min-pool ze afgeeft en hoe graag de plus-pool ze weer opneemt. Dat noemen we spanning en drukken we uit in Volt. Voor de biobatterij is koper een prima elektronen-opnemer. We nemen dus een koperen muntje of een stukje koperdraad als plus-pool. Een gegalvaniseerde spijker (die heeft een laagje zink eromheen) is een goede elektronen-bron. Dat wordt onze min-pool. Prik ieder aan een kant van de citroen zodat ze elkaar niet raken en een stukje uitsteken.
Sluit de batterij aan

Om stroom te krijgen moet je een kring maken. Je moet de polen van de batterij dus met elkaar verbinden. Als je dat doet met een spanningsmeter (multimeter) ertussen kun je meteen de spanning van je batterij meten. Sluit de + van de spanningsmeter aan op het koperdraad en de – op de spijker. Zet de spanningsmeter aan op de stand ‘20V’. Als het goed is is je spanning in de buurt van 1,1 Volt of iets minder.
Breid je batterij uit

Je kan de spanning van je batterij opvoeren door er meerdere aan elkaar te koppelen in een kring. Dit is een standaard techniek die ‘in serie’ heet. De accu in je auto bestaat ook uit meerdere batterijen in serie. In zo’n accu zie je meerdere platen metaal (lood in dit geval) naast elkaar staan. Elke plaat vormt één batterij, cel genoemd. Je auto-accu bestaat dus uit meerdere cellen.

Neem meerdere citroenen en prik in ieder een stukje koper of een muntje en een spijker. Iedere citroen vormt nu een cel. Verbind de cellen door met een stroomdraadje de plus van de ene batterij te verbinden met de min van de volgende. De uiteinden van je rij cellen (je houdt een plus aan de ene kant en een min aan de andere kant over) verbind je weer met de multimeter. Hoeveel is de spanning nu van je batterij? Je kunt met meerdere cellen een behoorlijke spanning opbouwen. Ter vergelijk: een AA-batterij levert 1,2V.
Breid je biobatterij nogmaals uit

Ondanks de hoge spanning kun je geen gloeilampje op de biobatterij laten branden. Hij levert namelijk maar heel weinig stroom, dat wil zeggen dat er maar weinig elektronen van de spijker naar het muntje stromen. Je kunt ook je batterij zodanig uitbreiden dat niet de spanning groter wordt maar juist de stroom die hij levert. Je moet dan niet de minnen met de plussen verbinden maar juist alle plussen met elkaar en alle minnen met elkaar. Verbind daarvoor de plus van citroen één met die van twee, die van twee met die van nummer drie, enzovoort. Deze techniek heet ‘parallel schakelen’. Eén cel in dit experiment leverde slechts 79 microampère. Vier cellen in parallel zoals op de foto leverden 344 microampère. Nog steeds erg weinig als je bedenkt dat een oplaadbare AA-batterij in de orde van milliampères levert, duizend keer zo veel dus. Zo’n vijfhonderd citroen-batterijen in parallel geven genoeg stroom voor een gloeilampje...
Sluit een lampje aan op je batterij

Een LED-lampje heeft echter maar weinig stroom nodig. Die kun je dus wel op je biobatterij laten branden. Haal de multimeter van de batterij af en sluit de min (spijker) aan op het uiteinde van de LED waar een plat stukje zit. Sluit de plus op de andere poot aan. Als het goed is brandt je LED nu.
Maak andere biobatterijen

Test ook eens andere elektrolyten. Gebruik bijvoorbeeld een filmdoosje waar je huishoudazijn in doet. Maak twee gaten in het deksel en steek er de gegalvaniseerde spijker en een koperdraadje door zodat ze in de azijn hangen. Ze mogen elkaar nergens raken! Sluit de plus- en min-polen weer op dezelfde manier aan. Wat is nu de spanning? Gebruik ook eens zout water als elektrolyt.

Probeer andere elektroden. Daarvoor heb je een tabel nodig met zogenaamde electrische potentialen van verschillende metalen. Zo’n tabel vind je bijvoorbeeld hier. Kies een metaal uit de linkerkolom voor de min-pool zoals zink (gegalvaniseerd ijzer), maar ijzer kan ook. Kies een metaal uit de rechterkolom voor de plus-pool zoals koper, maar een zilver- of gouddraadje zal ook prima werken. Het verschil tussen de twee getallen in de tabel geeft de spanning die je batterij gaat leveren in het ideale geval.