Как да направите горивна клетка: 12 стъпки

Горивната клетка ви позволява да конвертирате гориво, като водород или метан, директно в електричество посредством химична реакция, наречена електролиза. Всяка горивна клетка съдържа два електрода, единият от които се зарежда положително (анод), а вторият - отрицателен (катод) и електролитът, който носи заредените частици от един електрод в друг. В допълнение, горивната клетка включва катализатор, който увеличава скоростта на реакцията върху електродите. В горивните клетки върху водород реагира с кислород, а водата се оформя като страничен продукт, който прави такива елементи, полезни за високотехнологични приложения, където нетна енергия е необходима. За да разберете принципите на горивния елемент, можете да съберете прост елемент от бакалавърските материали.

Стъпка

Част 1 от 2:

Създайте горивна клетка

един. Подгответе всичко необходимо. За да направите проста горивна клетка, ще ви трябва 30 сантиметра платина или платоична жица, пръчка за сладолед, 9-волтова батерия и държач за него, прозрачен скоч, чаша вода, сол за готвене (по избор), тънък метален прът и волтметър.

9-волтовата батерия и държачът на батерията могат да бъдат закупени в магазина за електроника или домакински уреди.

Изображението, озаглавено Изграждане на стъпка 1

2. Нарязани от платина или платинен проводник, покрит с две части от 15 сантиметра. Платинена проводник се използва за специални цели, тя може да бъде закупена в магазина за електроника. Тя ще служи като реакционен катализатор.

По-добре е да се използва платина, тъй като други метали, като мед, ще реагират с кислород и сол и ще замърсят разтвора с реакционни продукти.

Може да се използва и висококачествена неръждаема стомана - тя също е доста устойчива на химични реакции.

Изображение, озаглавено Изграждане на етап 2 на клетката 2

3. Премахване на проводниците на тънък метален прът, за да им даде формата на пружините. Това ще бъдат електродите на горивната клетка. Хванете края на проводника и плътно го ноктите на пръчката, така че цилиндричната пружина е. Отстранете първия проводник от пръчката и навивайте второто парче тел.

За телена пръчка може да се използва нокът, кабелната закачалка или тестер за сонда.

Изображение, озаглавено Изграждане на етап на горивната клетка 4

4. Нарежете държача на батерията наполовина. Вземете нишките, нарязани наполовина и двете, прикрепени към нотата и отстранете изолацията от тях. Тези голи проводници се прикрепяте към електродите.

Използвайки подходящото парче отстрада, почистете краищата на проводника от изолация. Извадете изолацията от краищата на тези проводници, които сте отрязали от държача на батерията.

Cour the тел под наблюдението на възрастните.

Изображението, озаглавено Изграждане на етап 5 на горивната клетка 5

пет. Прикрепете електродите, почистени от изолацията към електродите. Свържете кабелите към електродите, за да свържете захранването към тях (държачът на батерията) и волтметърът, който ще определи кое напрежение създава горивна клетка.

Затегнете червения тел на държача на батерията и нарязания червен проводник около горния край на една от проводните намотки, така че най-много остава свободна.

Гледайте горния край на втората намотка с черен тел от държач на батерията и нарязан черен тел.

Изображение, озаглавено Изграждане на стъпка 6

6. Прикрепете електродите към пръчка за сладолед или дървен прът. Пръчката за сладолед трябва да е по-дълга от шията на чаша с вода, така че тя да може да лежи върху нея. Приложете електродите, за да се скрият от пръчките надолу и да се спуснат във водата.

Можете да използвате прозрачна лента или изолационна лента. Най-важното е, че електродите са здраво прикрепени към пръчката.

Изображение, озаглавено Направете водна светлина стъпка 13

7. Изсипете в стъклен кран или солена вода. За да тече реакцията, водата трябва да съдържа електролити. Дестилирана вода е зле, тъй като няма примеси, които могат да служат като електролити. За нормалния поток на химическа реакция соната или храната сода може да бъде разтворена във вода.

Минералните примеси се съдържат в конвенционалната вода отдолу, така че може да се използва като електролит, ако нямате под ръка.

Добавете сол или храна със скорост на една супена лъжица (20 грама) върху чаша вода. Разбърквайте вода, така че солта или содата да се разтворят напълно.

Изображение, озаглавено Изграждане на стъпка 7

Осем. Сложи пръчката с електродите на шията на стъкло с вода. В същото време електродите под формата на проводници трябва да се потопят по водата предимно от тяхната дължина, с изключение на контактите с проводниците на държача на батерията. Под водата трябва да бъде само платинена жица.

Ако е необходимо, закрепете пръчката с помощта на лентата, така че електродите да останат във водата.

Изображение, озаглавено Изграждане на горивна клетка стъпка 8Bullet2

девет. Свържете проводниците, работещи от електродите към волтметъра или LED електрическата крушка. Използване на волтметър, можете да определите напрежението, което създава активирана горивна клетка. Свържете червения проводник към положителните и черните до отрицателния контакт на волтметъра.

На този етап волтметърът може да покаже малка стойност, например 0.01 волта, въпреки че напрежението на него трябва да бъде нула.

Можете също да свържете малка крушка, като светлина от фенерче или светодиод.

Част 2 от 2:

Активирайте горивната клетка

един. За 1-2 секунди докосва терминалите на 9-волтова батерия към държача на батерията. Батерията е необходима само за да пропуснете първоначалния ток през проводника, който ще предизвика дисоциация на водните молекули, разположени в близост до електродите, в резултат на което газовите мехурчета ще разпределят около електродите. Този процес се нарича електролиза.

Уверете се, че газовите мехурчета се появяват в близост до двата електрода. Един електрод, образуван мехурчета от водород, и на втория - кислород.
Няма нужда да свързвате батерията към държача, просто го докоснете със своите терминали, за да стартирате реакцията.

Изображение, озаглавено Изграждане на етап 10 на горивната клетка 10

2. Изключете батерията. Батерията е необходима само за да активирате реакцията. Отличаният водород и кислород се рекомбинират във вода, в резултат на което енергията, която е изразходвана за разцепване на водни молекули чрез токов удар. Платиновият тел електроди ще изпълняват като катализатор и ще ускорят рекомбинацията на водород и кислородни атоми във водните молекули.

Изображение, озаглавено изграждане на горивна клетка стъпка 10Bullet1

3. Погледнете показанията на волтметъра. Първоначално напрежението може да се увеличи до две волта, а след това ще започне да пада (първоначално бързо, след това по-бавно), когато водородните мехурчета изчезнаха.

Първо, електрическата крушка (LED) ще се развали ярко, след това започне да избледнява бързо и постепенно излиза.

Съвети

Отделни горивни клетки произвеждат малко количество електричество, подобно на описаното по-горе устройство. За практически нужди са необходими голям брой такива елементи, които са комбинирани в батерии.
Въпреки че водата се използва като електролит като електролит, калиев хидроксид се използва в промишлени горивни клетки (такива елементи са използвани в космическата програма на Аполо), фосфорна киселина, стопен натрий или магнезиев карбонат при високи температури или специални полимери.

Предупреждения

Когато работите с описаната горивна клетка, дръжте го далеч от източници на топлина и отворен огън. Въпреки че количеството на освободения водород е малък, той е лесно запалим.