Як зробити паливний елемент: 12 кроків

Паливний елемент дозволяє перетворити паливо, наприклад водень або метан, безпосередньо в електрику за допомогою хімічної реакції, яку називають електролізом.^{[1]X
Джерело інформації} кожен паливний елемент містить два електроди, один з яких заряджений позитивно (анод), а другий — негативно (катод), і електроліт, який переносить заряджені частинки від одного електрода до іншого.^{[2]X
Джерело інформації} крім того, до складу паливного елемента входить каталізатор, який збільшує швидкість реакції на електродах. У паливних елементах на водні він реагує з киснем, при цьому в якості побічного продукту утворюється вода, що робить такі елементи корисними для високотехнологічних застосувань, де необхідна чиста енергія. Щоб розібратися в принципах дії паливного елемента, ви можете зібрати простий елемент з підручних матеріалів.

Частина1 З 2:

Створіть паливний елемент

Підготуйте все необхідне. щоб зробити простий паливний елемент, вам знадобиться 30 сантиметрів платинової або покритої платиною дроту, паличка для морозива, 9-вольтова батарейка і тримач для неї, прозорий скотч, стакан води, кухонна сіль (необов'язково), тонкий металевий стрижень і вольтметр.^{[3]X
Джерело інформації}^{[4]X
Джерело інформації}
- 9-вольтову батарейку і батарейний тримач можна придбати в магазині електроніки або побутової техніки.
Відріжте від платинової або покритої платиною дроту два шматочки довжиною 15 сантиметрів.Платиновий дріт використовується для спеціальних цілей, його можна придбати в магазині електроніки. Вона послужить в якості каталізатора реакції.
- Краще використовувати платиновий дріт, оскільки інші метали, наприклад мідь, будуть реагувати з киснем і сіллю і забруднять розчин продуктами реакції.^{[5]X
  Джерело інформації}
- Можна використовувати і дріт з високоякісної нержавіючої сталі-вона також досить стійка до хімічних реакцій.^{[6]X
  Джерело інформації}
Навейте шматочки дроту на тонкий металевий стрижень, щоб надати їм форму пружин. Це будуть електроди паливного елемента. Візьміться за кінець дроту і туго навийте її на стрижень, щоб вийшла циліндрична пружина. Зніміть зі стрижня перший дріт і навийте другий шматочок дроту.
- В якості стрижня для навивки дроту можна використовувати цвях, дротяну вішалку або щуп тестера.
Розріжте навпіл дроти батарейного тримача.Візьміть кусачки, розріжте навпіл обидва прикріплені до тримача дроти і зніміть з них ізоляцію. Ці оголені дроти ви прикріпіть до електродів.
- За допомогою відповідної частини кусачок очистіть кінці дроту від ізоляції. Зніміть ізоляцію з кінців тих проводів, які ви відрізали від батарейного тримача.
- Ріжте дріт під наглядом дорослих.
Прикріпіть очищені від ізоляції кінці проводів до електродів.підключіть дроти до електродів, щоб потім підключити до них джерело живлення (тримач з батарейкою) і вольтметр, який дозволить визначити, яка напруга створює паливний елемент.
- Закрутіть червоний дріт батарейного тримача і відрізаний червоний дріт навколо верхнього кінця однієї з дротяних котушок так, щоб її більша частина залишилася вільною.
- Обмотайте верхній кінець другої котушки чорним проводом батарейного тримача і відрізаним чорним проводом.
Прикріпіть електроди до палички для морозива або дерев'яного стрижня.паличка для морозива повинна бути довшою горлечка склянки з водою, щоб вона могла лягти поверх нього. Приклейте електроди так, щоб вони звисали з палички вниз і опускалися в воду.
- Можна використовувати прозорий скотч або ізоляційну стрічку. Головне, щоб електроди були надійно прикріплені до палички.
Налийте в стакан водопровідну або солону воду.для протікання реакції вода повинна містити електроліти.^{[7]X
Джерело інформації} для цього погано підходить дистильована вода, так як в ній немає домішок, які можуть послужити електролітами. Для нормального протікання хімічної реакції можна розчинити у воді сіль або харчову соду.

Мінеральні домішки містяться і в звичайній воді з-під крана, тому її можна використовувати в якості електроліту, якщо у вас немає під рукою солі.

Додайте сіль або харчову соду з розрахунку одна столова ложка (20 грамів) на склянку води. Розмішайте воду, щоб сіль або сода повністю розчинилася.
Покладіть паличку з електродами на шийку склянки з водою.при цьому Електроди у вигляді дротяних пружинок повинні зануритися під воду здебільшого своєї довжини, за винятком контактів з проводами батарейного утримувача. Під водою повинна виявитися лише платиновий дріт.
Якщо потрібно, закріпіть паличку за допомогою скотча, щоб електроди залишалися у воді.
Підключіть йдуть від електродів дроти до вольтметра або світлодіодної лампочки.за допомогою вольтметра ви зможете визначити напругу, яка створює активований паливний елемент. Підключіть червоний дріт до позитивного, а Чорний - до негативного контакту вольтметра.

На даному етапі вольтметр може показати маленьке значення, наприклад 0,01 вольта, хоча напруга на ньому має бути рівним нулю.

Можна також підключити маленьку лампочку, наприклад лампочку від ліхтарика або світлодіод.

Частина2 З 2:

Активуйте паливний елемент

На 1-2 секунди доторкніться клемами 9-вольтової батарейки до батарейного тримача. Батарейка потрібна лише для того, щоб пропустити через дріт початковий струм, який викличе дисоціацію розташованих поблизу електродів молекул води, в результаті чого навколо електродів виділяться бульбашки газу.^{[8]X
Джерело інформації} цей процес називається електролізом.
- Простежте, як біля обох електродів з'являються бульбашки газу. У одного електрода утворюються бульбашки водню, а у другого — кисню.
- Не потрібно підключати батарейку до власника, просто доторкніться до нього її клемами, щоб запустити реакцію.
Від'єднайте батарейку. Батарейка потрібна лише для того, щоб активувати реакцію. Виділилися водень і кисень рекомбінують у воді, в результаті чого виділиться енергія, яка була витрачена на розщеплення молекул води електричним струмом.^{[9]X
Джерело інформації} Платиновий дріт електродів виступить в ролі каталізатора і прискорить рекомбінацію атомів водню і кисню в молекули води.
Подивіться на показання вольтметра.спочатку напруга може зрости до двох вольт, а потім воно почне падати (спочатку швидко, потім повільніше) у міру зникнення бульбашок водню.
- Спочатку лампочка (світлодіод) яскраво спалахне, потім почне швидко тьмяніти і поступово згасне.

Поради

Окремі паливні елементи виробляють малу кількість електроенергії, подібно описаному вище пристрою. Для практичних потреб потрібна велика кількість таких елементів, які об'єднують в батареї.
Хоча в описаному вище пристрої в якості електроліту використовується вода, в промислових паливних елементах застосовують гідроксид калію (такі елементи використовувалися в космічній програмі «Аполлон»), фосфорну кислоту, розплавлений натрій або карбонат магнію при високих температурах, або спеціальні полімери.^{[10]X
Джерело інформації}

Попередження

При роботі з описаною паливною коміркою тримайте її подалі від джерел тепла і відкритого вогню. Хоча кількість виділяється водню невелика, він легко запалюється.