Les piles DIY du survivant

Salut à tous !
Cela faisait longtemps que je souhaitais faire un petit article sur la pile DIY en mode "survie-sans moyens".

Je pense que vous trouverez ici la meilleure pile pour un mode bug-in, bug out ou toute situation de cata dans laquelle vous devez improviser un ersatz de pile avec les moyens du bord.

Comme je travaille beaucoup sur un nouveau projet geiger et sur plusieurs articles des Chroniques du bunker de l'apocalypse j'ai préféré, plutôt que de poster l'article dans deux ans, vous proposer une version un peu allégée, mais qui va à l'essentiel et, je l'espère, incitera de nombreux membres à tenter l'expérience.

La plupart des tutos sur le net proposent de fabriquer des piles avec deux métaux; le plus souvent du cuivre et du zinc, plus un électrolyte comme du jus de citron ou du vinaigre.
Leur principal inconvénient est de fournir une puissance très limitée. Leur tension a tendance à s'effondrer dès que l'on demande un peu trop de courant.

Sommairement, pour alimenter une simple LED, il vous faudra une grande surface de contact, et donc beaucoup de matière première.
Par ailleurs, dans une cuisine -mode bug in activé-, il est assez difficile de trouver du cuivre, voire même du zinc.

Je vous propose aujourd'hui de fabriquer l'une des piles les plus puissantes réalisables DIY : la pile Aluminium/air.

Il vous faut :


- Une feuille d'alu : le morceau d'emballage de votre dernier sandwich convient à merveille.
- Une mine de graphite : vous avez l'embarras du choix. Les mines de crayon que nous avions utilisées dans le module de synthèse de javel, les charbons de piles usées (attention au démontage, l'hydroxyde des piles alcalines peut vous mordiller les doigts), certains ont utilisé des charbons de bois réalisés au BBQ. Il est même possible de ne pas utiliser de charbon. Cela va juste dégrader les performances car il s'agit du collecteur de courant, donc un simple fil va le limiter, tout en ajoutant des réactions parasites.


- du charbon. Le meilleur est bien entendu le charbon actif. J'ai récupéré celui d'une vieille cartouche de carafe filtrante. On peut bien entendu utiliser celui provenant de filtres d'aquarium, de masques à gaz, de disques durs (si si! Il y en a!), ou tout simplement du charbon de bois.
Pour ceux qui sont larges au niveau des piles à scraper, il est également possible de moudre une électrode de graphite (ou de crayon, mais c'est long) pour avoir un simili-charbon.


- un tube de ce que l'on veut, plutôt en plastique, avec deux bouchons un peu poreux, pour laisser passer le dioxygène.
- du sel, pour réaliser l'électrolyte, qui n'est rien d'autre que de l'eau salée. Perso, la solution était saturée de sel.
- un mouchoir, non apparent sur la photo.

De manière assez surprenante, l'une des électrodes de cette pile -la cathode- est ici le dioxygène de l'air, le charbon sert d'interface avec.
L'anode est la feuille d'aluminium.

Le fonctionnement suite une réaction chimique que vous pouvez vous amuser à consulter sur la page wiki anglaise (on ne connaît pas en France).
http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium%E2%80%93air_battery
Sommairement, la réaction dure tant qu'il y a de l'aluminium et du dioxygène.

La construction est assez simple; il s'agit de faire un sandwich avec :
- la feuille d'alu, borne -
- un mouchoir,
- le charbon imbibé d'eau salée
- l'électrode en graphite, borne +

On repère grosso modo la longueur nécessaire, en prenant une marge pour laisser passer en plus la mine de graphite :


Entubé et avant remplissage de charbon, cela donne :




Et en vidéo, que j'ai symétrisée car je n'avais pas fait gaffe aux marques.

La prise son ne s'est pas activée lors de la prise, mais vous ne manquez rien....

Le circuit fini :


Lecture dans le noir :


Cette diode nécessite 3,2V pour commencer à briller, et éclaire ici à hauteur de 15mA.
La pile est capable de fournir environ 70mA sous 0,7V !

Certains auront remarqué que j'utilise le circuit survolteur permettant à la base de transformer automatiquement 1,5V en une tension d'alimentation de LED quelconque (détails ici : Chapitre Trois : Le Voleur de Joules)
Cette tension peut descendre à 0,7V, celle de cette pile, permettant à la fois de montrer que le circuit peut tirer l'énergie des piles jusqu'au bout, et qu'il s'adapte à d'autres types de piles comme ici.

Pour aller plus loin :

- Il est bien entendu possible de monter en série ces piles, afin d'additionner les tensions de chacune pour alimenter ce que l'on souhaite.

- Comme je vous l'ai précisé, il s'agit d'un premier test, avec une LED. Mon post dédié aux chroniques du bunker de l'apocalypse envisageait de monter trois piles de ce type en série afin d'alimenter une radio ondes courtes.

- Il faut savoir que remplacer l'eau salée par une solution contenant de la soude (hydroxyde de sodium ou potassium) va augmenter la tension de la pile à environ 1,2V.
C'est très intéressant, mais nécessite de la soude, et se montre un peu plus dangereux à l'utilisation !

Voilà, vous n'avez plus d'excuses si vous êtes en situation où vous avez besoin de piles DIY "puissantes", et vous avez maintenant le droit de sourire face aux personnages des séries US qui se tuent à fabriquer des piles avec du cuivre
Bons bidouillages à tous !

Super tuto, thanks !

Il y en a même qui font rouler des voitures avec des piles aluminium/air
http://www.aveq.ca/actualiteacutes/presentation-de-la-batterie-aluminum-air-de-phinergi-alcoa
http://www.aveq.ca/actualiteacutes/alcoa-et-phinergy-sunissent-pour-dvelopper-et-commercialiser-une-batterie-aluminum-et-air-avec-une-autonomie-avoisinant-1600-km

Question de néophyte : si l'on augmente le volume de la pile (du genre dans un tube PVC de 30 centimètres plutôt qu'un tube de médicaments), Est-ce que ça augmente la tension ou la durée de vie de la pile ?

Et lorsque la pile  ne "marche" plus, Est-ce que rajouter de l'eau salée relancera la réaction ?

En l'attente, j'adore ces tutos !

Quand tu dis mouchoir, cela veux dire pièce de tissu en coton?

Salut !

Mellyann a écrit:Question de néophyte : si l'on augmente le volume de la pile (du genre dans un tube PVC de 30 centimètres plutôt qu'un tube de médicaments), Est-ce que ça augmente la tension ou la durée de vie de la pile ?

Oui, cela augmente l'autonomie. En gros, plus la surface de contact sur l'aluminium est élevée, plus tu as d’ampères-heure, donc d'autonomie. Pour augmenter la tension, il suffit de relier plusieurs éléments en série.

Et lorsque la pile  ne "marche" plus, Est-ce que rajouter de l'eau salée relancera la réaction ?

La réaction est limitée par la quantité d'aluminium, qui est rongé petit à petit. Il y a également l'hydroxyde d'aluminium produit qui a tendance à augmenter la résistance interne. Alors on aurait plutôt tendance à remplacer l'électrode d'aluminium, et de temps en temps le charbon s'il est rempli d'hydroxyde (insoluble).

troisgriffes a écrit:Quand tu dis mouchoir, cela veux dire pièce de tissu en coton?

Plutôt de type papier toilette, cela fonctionne mieux de mon côté.

Bien plus moche et encombrante, et j'ignore si cette pile fonctionne vraiment, mais c'est une autre manière de faire. A tester, avec une meilleure source de chardon, de l'eau salée, des feuilles d'alu moins chiffonnées, et des mesures au multimètre.

Salut, comme tu le précises, c'est exactement le même type de pile, à ceci près que le rendement doit pas être terrible car :
- tu vas avoir des réactions parasites avec le cuivre qui n'est pas isolé
- c'est une technologie Aluminium/dioxygène, or là tout trempe dans l'eau
- il n'y a pas de sel pour améliorer l'électrolyte.

En gros, cela peut faire un peu briller la LED, mais sans plus.
Le point le plus pénible avec Al/O2 étant que l'on ne dépassera pas 0,7V par élément, d'où la mise en série pour avoir un maigre courant en 2,8V.... c'est pour cela que je vous ai développé la pile Mg/O2 sur le forum (Fabriquez une pile de fortune avec votre bloc de magnésium.)


A ce propos, concernant l'article du Mag Survival, j'ai récupéré quelques retours et commentaires. Bien entendu que l'on peut utiliser du simple charbon de bois à la place du charbon actif; la tension sera quasi 1,9V mais la résistance interne sera un peu plus élevée et la capacité diminuera un peu.

C'est le thème d'un prochain post qui arrivera au prochain BBQ

Salut !
Donc, j'ai voulu tester, hein. J'ai fait 8 éléments, je me suis dit je vais choper 4.8 V, avec ça, j'allume ma lanterne de camping de 300 lumens, ça fait une belle veilleuse.
Oui, mais, au multimètre, à peine 0.09 V. C'est un début, me direz-vous, et il est vrai qu'en appuyant sur le tout, on améliore les contacts et la tension augmente (un peu). Si j'ai foiré, c'est surement que j'ai utilisé du charbon qui trainait dans le barbeuc depuis six mois, sous les pluies, le vent, même des mousses qui poussaient dessus, alors bon... Je ré-essaierai avec du graphite (je vais broyer des crayons...) peut-être avec de la soude, et je vous tiendrais au courant !

super tuto de tarsonis  avec trois fois rien il fait des piles  bravo ! c'est mieux qu'une emission de c'est pas sorcier

Hello,

veno a écrit:super tuto de tarsonis  avec trois fois rien il fait des piles  bravo ! c'est mieux qu'une emission de c'est pas sorcier

Marki !

Mellyann a écrit:Oui, mais, au multimètre, à peine 0.09 V. C'est un début, me direz-vous, et il est vrai qu'en appuyant sur le tout, on améliore les contacts et la tension augmente (un peu).

Oui, il y a une bonne composante "pression" qui joue sur la surface de contact. Mais tu devrais avoir au moins 0,7V par élément. Si tu as moins, c'est soit qu'un élément est en défaut, soit que la lampe tire trop de courant dessus. Comme la résistance interne est élevée -d'autant plus que l'on utilise du charbon ordinaire- la tension s'effondre d'autant plus que le courant consommé est élevé.

Si j'ai foiré, c'est surement que j'ai utilisé du charbon qui trainait dans le barbeuc depuis six mois, sous les pluies, le vent, même des mousses qui poussaient dessus, alors bon... Je ré-essaierai avec du graphite (je vais broyer des crayons...) peut-être avec de la soude, et je vous tiendrais au courant !

Hâte de voir la suite
J'ai un tuto sur le feu pour fabriquer de bonnes électrodes, car les mines sont un peu limitées pour collecter le courant

Merci pour les conseils.
Je me demande si la surface de contact entre l'alu et le charbon a son importance, si l'O2 réagit avec l'Al juste sous le charbon (et auquel cas il vaudrait mieux une large surface de contact mais pas trop étanche pour que l'air s'insinue) ou si la réaction court sur toute la surface de la feuille d'alu (et auquel cas la partie charbonnée pourrait n'être qu'une pointe, donc faible résistance interne...)

L'air n'a rien a voir avec la réaction chimique de cette pile.
L'augmentation de la surface d’échange (Alu / Charbon) jouera sur le courant max disponible. S'il on double la surface d'échange, on double le courant max et la tension reste la même.

Hello,

Mellyann a écrit:Merci pour les conseils.
Je me demande si la surface de contact entre l'alu et le charbon a son importance, si l'O2 réagit avec l'Al juste sous le charbon (et auquel cas il vaudrait mieux une large surface de contact mais pas trop étanche pour que l'air s'insinue) ou si la réaction court sur toute la surface de la feuille d'alu (et auquel cas la partie charbonnée pourrait n'être qu'une pointe, donc faible résistance interne...)

NonoMacbill a écrit:L'air n'a rien a voir avec la réaction chimique de cette pile.
L'augmentation de la surface d’échange (Alu / Charbon) jouera sur le courant max disponible. S'il on double la surface d'échange, on double le courant max et la tension reste la même.

C'est assez complexe, mais j'ai mieux détaillé la réaction dans le tuto Fabriquez une pile de fortune avec votre bloc de magnésium.
C'est la même en remplaçant l'alu par du magnésium, le potentiel redox change juste pour être plus intéressant

En gros, le dioxygène de l'air entre dans la réaction pour fournir des électrons. Le charbon se charge juste de les collecter, mais n'entre pas dans la réaction. Donc oui, sommairement, plus la surface de réaction avec l'air est grande, plus on peut collecter d'électrons, donc plus le courant peut être important.
C'est pour cela que l'on utilise du charbon actif, qui multiplie par un énorme facteur cette surface, par rapport à du charbon usuel.

Mais comme avec toutes les piles, il y a la tension à vide (la force électromotrice, ici d'environ 0,7V) et la tension à charge, forcément inférieure à cause de la résistance interne. Plus tu débites de courant, plus la tension diminue. Si la lampe tire plusieurs centaines de mA, il est possible que la tension s'effondre à presque 0V, car on se trouve en situation de quasi-court-circuit