gtemata.com

Cum se construiește o celulă de combustibil

O celulă de combustibil este un dispozitiv care permite obținerea energiei electrice direct de la anumite substanțe, cum ar fi hidrogenul sau metanul, printr-o reacție chimică numită electroliză. Fiecare celulă conține doi electrozi, unul pozitiv (anod) și unul negativ (catod) și electrolit care transportă particulele încărcate de la un electrod. Există, de asemenea, un catalizator care accelerează reacția în apropierea electrozilor. Celulele care utilizează hidrogen reacționează cu oxigenul și generează apă ca produs "deșeuri", astfel încât acestea sunt foarte utile în aplicațiile de înaltă tehnologie în care este necesară o sursă de energie curată. Pentru a înțelege cum funcționează o celulă sau o celulă de combustibil, puteți construi o celulă cu materiale utilizate în mod obișnuit.

paşi

Partea 1

Construiți celula de combustibil
1
Strângeți tot materialul necesar. Pentru a construi un simplu celule de combustibil casnică aveți nevoie de 30 cm de sârmă de platină electrice sau acoperite cu un astfel de metal, un băț de sloi, o baterie de 9 volți cu un conector, banda adezivă transparentă, un pahar cu apă, sare ( opțional) și un voltmetru.
  • Puteți cumpăra bateria de 9 volți și clipul într-un magazin de electronice sau în magazin de hardware.
  • 2
    Tăiați firul de platină în două segmente de 15 cm. Veți avea nevoie să o cumpărați la un magazin de furnizare de electronice, deoarece acest metal nu este utilizat pentru cablarea electrică normală. Platina este catalizatorul acestei reacții.
  • Sunt recomandate cabluri de platină, deoarece alte materiale, cum ar fi cuprul, reacționează cu oxigenul și sarea, poluând soluția cu produsele secundare ale reacției în sine.
  • De asemenea, puteți utiliza cablurile din oțel inoxidabil de cea mai bună calitate, deoarece nu reacționează atât de repede.
  • 3
    Înfășurați fiecare șnur în jurul unei tije metalice subțiri pentru a da o formă de primăvară. Cele două izvoare obținute astfel vor fi electrozii celulei de combustie. Luați capătul cablului și împachetați-l bine în jurul tijei pentru a forma o bobină. Scoateți primul fir și repetați procesul cu al doilea.
  • Tija metalică poate fi un unghi, un ciocan, un cuier metalic sau terminalul unui multimetru.
  • 4
    Tăiați bornele conectorului bateriei la jumătate. Împărțiți ambele cabluri atașate la clemă și împăturiți teaca de căptușeală folosind un dispozitiv de tăiat sârmă.
  • Utilizați partea detașată a dispozitivului de prindere pentru a scoate manșonul izolator de la un capăt al firelor tăiate. Răspândiți numai capetele terminalelor pe care le-ați tăiat din conector.
  • 5
    Conectați cablurile astfel expuse la bobinele electrodului. În acest fel puteți repara electrozii, la voltmetru și la sursa de alimentare (bateriei de 9 volți) prin clema, pentru a măsura cât de mult de energie electrică este generată de celula de combustibil.
  • Lansează firul roșu terminal al clemei în jurul capătului unei spirale, lăsând cea mai mare parte a acesteia liberă.
  • Înfășurați cablul terminalului neagră în jurul capătului celei de-a doua spirale.
  • 6
    Asigurați-vă că electrozii sunt atașați de un baston de gheață sau de un spini din lemn folosind bandă adezivă. Bastonul trebuie să fie mai lung decât deschiderea recipientului umplut cu apă, astfel încât să se poată odihni pe margini. Fixați electrozii astfel încât să se încurce în jos, departe de băț - toate acestea vă permit să scufundați cu ușurință electrozii în apă.
  • Puteți utiliza bandă adezivă obișnuită sau bandă izolantă. Acesta nu este un detaliu important atâta timp cât electrozii sunt bine conectați la stick.
  • 7
    Umpleți un pahar cu apă de la robinet sau cu soluție salină. Pentru a obține o bună reacție este necesar să existe electroliți în lichid. Apa distilată nu funcționează deoarece nu are impurități care pot acționa ca electroliți. Sarea și bicarbonatul de sodiu dizolvate în apă sunt substanțe perfecte pentru acest scop.
  • Apa normală de la robinet este bogată în impurități și minerale care pot funcționa ca electroliți dacă nu aveți sare la îndemână.
  • Se toarnă o lingură de sare sau bicarbonat pentru fiecare 240 ml de apă. Se amestecă până când substanța se dizolvă complet.
  • 8


    Puneți bastonul pe geam. Spiralele electrodului trebuie să fie scufundate în apă pentru cea mai mare parte a lungimii lor, cu excepția cazului în care acestea sunt conectate la firele de prindere. Rețineți că numai platina trebuie să rămână în contact cu soluția.
  • Dacă este necesar, blocați becul cu un alt adeziv, astfel încât electrozii să rămână în apă.
  • 9
    Conectați cablurile care pornesc de la electrozi la voltmetru sau la un bec LED. Voltmetrul va afișa curentul generat de celula de combustibil odată ce acesta este activat. Conectați cablul roșu la sonda pozitivă a instrumentului și cablul negru la sonda negativă.
  • Veți observa o diferență mică în potențialul semnalat de voltmetru, aproximativ 0,01 volți, deși instrumentul poate indica și o valoare zero.
  • Puteți conecta un bec mic, ca o lanternă sau o diodă LED.

    • Partea 2

    Activați celula de combustibil
    1
    Conectați terminalele bateriei de 9 volți la clip pentru unul sau două secunde. Bateria trebuie doar să trimită energia inițială prin cabluri, astfel încât moleculele de hidrogen din apă să atingă electrozii și să fie separate de oxigen. Când se întâmplă acest lucru, ar trebui să observați bule în jurul electrozilor. Acest proces se numește electroliză.
    • Observați bulele care formează în jurul fiecăruia dintre cele două electrozi - unul va avea bule de hidrogen, iar celălalt de oxigen.
    • Bateria nu trebuie să fie perfect conectată la clema, un contact scurt este suficient pentru a declanșa reacția.
  • 2
    Deconectați bateria. Scopul său este doar de a începe electroliza. Hidrogenul și oxigenul separat se vor recombina în apă eliberând energia pe care au folosit-o inițial sub formă de energie electrică. Platina din care sunt compuse spiralele acționează ca un catalizator pentru a accelera procesul de reunire între cele două gaze, astfel încât acestea să revină pentru a forma molecule de apă.
  • 3
    Citiți datele de pe afișajul voltmetrului. Inițial, valoarea ar putea fi la fel de mare, aproximativ două volți, dar diferența de potențial va scădea pe măsură ce bulele de hidrogen se va disipa, într-un prim moment, și apoi rapid într-un ritm mai lent, până la ultima bula nu se va sparge.
  • Becul sau LED-ul de la început poate emite lumină puternică, dar intensitatea va scădea treptat și eventual va fi oprită.

    • Sfaturi

    • O singură celulă de combustibil produce numai o cantitate mică de energie electrică, mai mult sau mai puțin asemănătoare dispozitivului descris mai sus. La nivel comercial, celulele sunt asamblate în stive.
    • Deși celula de combustibil tratat în acest articol utilizează apa ca electrolit, cele comerciale exploatează hidroxid de potasiu (cum ar fi cele utilizate pentru programul spațial Apollo), acid fosforic, carbonat de sodiu sau de magneziu topit la ridicat temperaturi sau polimeri speciali.

    Avertismente

    • Când utilizați o celulă de combustibil, aceasta rămâne la o distanță sigură de flăcări deschise sau surse de căldură. Deși bateria emite o cantitate minimă de hidrogen, amintiți-vă că acesta rămâne un gaz inflamabil.

    Lucruri de care ai nevoie

    • Platină sau cablu nichelat acoperit cu platină
    • Tija metalică subțire (unghii, alezător sau obiect similar)
    • Mici din lemn sau plastic spinet - alternativ, un stick de icicle
    • Baterie de 9 volți
    • Conector pentru baterie de 9 volți
    • Bandă adezivă transparentă
    • Vanzare (opțional)
    • Sticlă de apă
    • Voltmetru (sau un bec cu lanternă sau LED)
    Afișați mai multe ... (7)
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit