Ako postaviť palivový článok?
Ak chcete postaviť palivový článok, začnite odrezaním 2 15,20 cm pásov platinového drôtu a navinutím pásov okolo klinca, aby ste z nich vytvorili pružiny. Potom odrežte vodiče z 9-voltovej batérie na polovicu, odstráňte izoláciu z koncov elektród a odkryté konce pripevnite k pružinám. Ďalej prilepte pramene k nanukovej tyčinke a položte palicu na pohár naplnený vodou, aby boli pramene ponorené, ale drôty boli nad vodoryskou. Nakoniec zapojte vodiče k voltmetru alebo žiarovke LED, aby ste po aktivácii mohli vidieť prúd svojich palivových článkov. Ak chcete získať informácie od nášho odborníka na vedy o tom, ako aktivovať palivový článok, čítajte ďalej!
Aby ste pochopili, ako funguje palivový článok, môžete postaviť jednoduchý elektrolytický článok s väčšinou bežných domácich materiálov.
Palivový článok je spôsob, akým sa palivo, ako je vodík alebo metán, premieňa priamo na elektrickú energiu prostredníctvom chemickej reakcie nazývanej elektrolýza. Každý palivový článok obsahuje dve elektródy, jednu kladne nabitú (anóda) a jednu záporne nabitú (katóda) a elektrolyt, ktorý prenáša nabité častice z jednej elektródy na druhú. Existuje tiež katalyzátor, ktorý zvyšuje rýchlosť reakcie na elektródach. Palivové články, ktoré používajú vodík, reagujú s kyslíkom za vzniku vedľajšieho produktu vody, čo ich robí užitočnými pre high -tech aplikácie, kde je potrebná čistá energia. Aby ste pochopili, ako funguje palivový článok, môžete postaviť jednoduchý elektrolytický článok s väčšinou bežných domácich materiálov.
Časť 1 z 2: stavba palivového článku
- 1Zhromaždite všetky potrebné materiály. Na stavbu jednoduchého palivového článku pre domácnosť budete potrebovať 30 cm platiny alebo drôtu potiahnutého platinou, nanuku, 9-voltovú batériu a klip na batériu, priehľadnú pásku, pohár vody, kuchynskú soľ (voliteľné)), tenká kovová tyč a voltmetr.
- 9-voltovú batériu a objímku na batériu je možné zakúpiť v obchode s elektronikou alebo železiarstvom.
- 2Odrežte dva 15,20 cm (15-centimetrové) pásy platiny alebo drôtu potiahnutého platinou. Tento drôt budete musieť kúpiť v obchode s elektronikou, pretože platina sa na bežné účely zapojenia nepoužíva. Platina slúži ako katalyzátor tejto reakcie.
- Odporúčajú sa platinové drôty, pretože iné látky, ako napríklad meď, budú reagovať s kyslíkom alebo soľou a znečistia váš roztok produktmi tejto reakcie.
- Je možné použiť aj vysokokvalitnú nehrdzavejúcu oceľ, pretože nebude tak pohotovo reagovať.
- 3Každý drôtený pás naviňte na tenkú kovovú tyč, aby ste z neho vytvorili prameň. Tieto dve pružiny budú slúžiť ako elektródy palivových článkov. Vezmite koniec drôtu a pevne ho omotajte okolo tvarovacej tyče, aby sa vytvorila cievka. Odstráňte prvý drôt z tvarovacej tyče a obalte druhý drôt.
- Tvarovacou tyčou môže byť klinec, krompáč, drôtený vešiak alebo olovo na testeri batérií.
Ak chcete postaviť palivový článok, začnite odrezaním 2 15,20 cm pásov platinového drôtu a navinutím pásov okolo klinca, aby ste z nich vytvorili pružiny. - 4Odrežte vodiče z 9-voltovej spony na batériu na polovicu. Orezávačom drôtov odstrihnite oba drôty pripevnené k sponke na polovicu a odstráňte izoláciu z vodičov. Zostanú tak holé vodiče, ktoré môžete pripojiť k svojim cievkam elektród.
- Pomocou odizolovacej časti nožov na drôty odstráňte izoláciu z jedného konca odstrihnutých drôtov. Odstráňte iba konce káblov, z ktorých ste odrezali svorku batérie.
- Pri strihaní drôtov sa uistite, že máte rodičovský dohľad.
- 5Odkryté konce drôtu pripevnite k cievkam elektród. Pripojenie káblových vývodov k elektródam vám umožní pripojiť zdroj energie (batériu pomocou spony na batériu) a voltmetr, aby ste zistili, koľko elektriny produkuje palivový článok.
- Otočte červený kábel svorky batérie a červený pripnutý drôt okolo horného konca jednej z cievok, pričom ponechajte väčšinu cievky voľnú.
- Otočte čierny kábel sponky na batériu a kábel čierneho zastrihnutého drôtu okolo horného konca zostávajúcej cievky.
- 6Prilepte elektródy páskou k nanuku alebo hmoždinke. Zmrzlinu palica musí byť dlhšia ako ústie nádoby obsahujúce vodu, takže to môže spočívať na vrchole. Prilepte elektródy páskou tak, aby viseli dole, mimo tyče, a aby sa dali ľahko ponoriť do vody.
- Môžete použiť čistú plastovú pásku alebo elektrickú pásku. Nezáleží na tom, pokiaľ sú elektródy pevne prichytené k paličke.
- 7Pohár naplňte vodou z vodovodu alebo slanou vodou. Na dosiahnutie dobrej reakcie potrebuje vodný roztok elektrolyty. Destilovaná voda na to nefunguje dobre, pretože neexistujú žiadne nečistoty, ktoré by slúžili ako elektrolyty. Soľ a sóda bikarbóna rozpustené vo vode slúžia ako dobré elektrolyty na reakciu.
- Bežná voda z vodovodu obsahuje nečistoty, ako sú minerály, ktoré môžu slúžiť ako elektrolyty, ak nemáte poruke soľ.
- Na každý pohár vody pridajte lyžicu soli alebo sódy bikarbóny. Miešajte, kým sa úplne nerozpustí.
- 8Položte palicu na ústa pohára vody. Cievkové elektródy by mali byť po väčšinu svojej dĺžky ponorené do vody, okrem prípadov, keď sú pripojené k vodičom zo spony batérie. Ponorená by mala byť iba platina.
- Ak je to potrebné, prilepte tyčinku na miesto, aby elektródy zostali vo vode.
Vozidlá používajú iný typ palivového článku nazývaného palivový článok s protónovou výmenou (PEMFC), ktorý funguje na rovnakom princípe, ale má inú konštrukciu. - 9Pripojte vodiče prichádzajúce z elektród k voltmetru alebo LED žiarovke. Voltmetr zobrazuje elektrický prúd vytvorený palivovým článkom po jeho aktivácii. Pripojte červený vodič k kladnému pólu merača a čierny vodič k zápornému pólu.
- V tomto mieste môžete vidieť malé množstvo napätia, napríklad 0,01 voltu, aj keď na tomto mieste by mal voltmetr ukazovať nulu.
- Môžete tiež pripojiť malú žiarovku, napríklad žiarovku, alebo diódu vyžarujúcu svetlo (LED).
Časť 2 z 2: aktivácia palivového článku
- 1Dotknite sa svoriek 9-voltovej batérie svorky na jednu až dve sekundy. Batéria je potrebná iba na odoslanie počiatočného prúdu drôtom, aby sa vodík v molekulách vody dotýkajúcich sa elektród oddelil od kyslíka a okolo elektród sa vytvorili bubliny. Tento proces sa nazýva elektrolýza.
- Všimnite si bubliny, ktoré sa tvoria okolo každej elektródy. Jedna elektróda má bubliny vodíka, zatiaľ čo druhá elektróda má kyslíkové bubliny.
- Zdroj batérie nemusí byť úplne pripevnený sponou, ale stačí sa dotknúť svoriek batérie a začať reakciu.
- 2Vyberte batériu. Batéria je potrebná iba na spustenie reakcie. Oddelený vodík a kyslík sa rekombinujú do vody a uvoľní energiu pôvodne použitú na ich rozdelenie na elektrickú energiu. Platina v cievkach elektród slúži ako katalyzátor na urýchlenie rekombinácie vodíka a kyslíka do molekúl vody.
- 3Prečítajte si výstup na voltmetri. Spočiatku môže byť výkon taký veľký ako dva volty, ale bude klesať, keď sa vodíkové bubliny rozptýlia, najskôr rýchlo a potom postupne, ako prasknú posledné bubliny.
- Žiarovka alebo LED môžu objaviť svetlé spočiatku, ale rýchlo stlmiť a potom postupne slabnúť.
- Jednotlivé palivové články vyrábajú iba malé množstvo elektrickej energie, podobne ako palivový článok popísaný vyššie. Komerčne je mnoho jednotlivých palivových článkov zostavených do stohov.
Ako zostrojím vodíkový palivový článok bez elektrolýzy? - Aj keď tento palivový článok používal ako elektrolyt vodu, komerčné palivové články používajú hydroxid draselný (typ používaný v vesmírnom programe Apollo), kyselinu fosforečnú, roztavený uhličitan sodný alebo horečnatý pri vysokej teplote alebo špeciálne polyméry.
- Pri prevádzke tohto palivového článku ho uchovávajte mimo dosahu otvoreného ohňa alebo zdrojov tepla. Aj keď je množstvo vyrobeného vodíka malé, vodík je vysoko horľavý plyn.
- Platinový drôt alebo niklovým drôtom potiahnutým platinou
- Tenká kovová tyč (klinček, orechový orech alebo podobne)
- Malá drevená alebo plastová hmoždinka alebo nanuka
- 9-voltová batéria
- 9-voltová spona na batériu
- Priehľadná páska
- Soľ (voliteľné)
- Pohár vody
- Voltmeter (alebo žiarovka alebo LED)
Prečítajte si tiež: Ako vypočítať absolútnu chybu?
Otázky a odpovede
- Môžem namiesto toho použiť drôt potiahnutý striebrom?Nie, nemôžeš. Bude to chvíľu fungovať, kým sa na drôte nevytvoria oxidy a reakcia sa nezastaví. Stane sa tiež súčasťou elektrolytu.
- Môžem pri stavbe palivového článku použiť medený drôt?Nie, pretože meď počas procesu elektrolýzy vo vode koroduje.
- Prečo by som mal používať iba platinové vodiče?Pretože platina nie je reaktívna, nebude vo vode korodovať, keď ňou preteká prúd.
- Používajú sa tieto palivové články na poháňané vozidlá?Nie. Vozidlá používajú iný typ palivového článku nazývaného palivový článok s protónovou výmenou (PEMFC), ktorý funguje na rovnakom princípe, ale má inú konštrukciu.
- Produkuje palivový článok vodu ako vedľajší produkt?Áno. Vodík (H) a kyslík (O), ktoré boli oddelené počas elektrolýzy, sa kombinujú elektrochemickou reakciou a vytvárajú elektrický prúd (pokiaľ sú tieto dva plyny stále prítomné) a vodu.
- Ako môžem napájať autíčko z palivového článku?Nemôžete, pokiaľ vaše autíčko nepracuje na 2 volty a zanedbateľné množstvo ampérov. Napájanie autíčka je podobné lietaniu s Boeingom 747 s modelovým raketovým motorom.
- Čo môžem použiť na napájanie palivového článku?Čokoľvek, čo beží na 2 voltoch elektrickej energie, napríklad LED. Na výrobu väčšieho množstva elektriny by ste potrebovali oveľa väčší článok.
- Aký iný materiál by bolo možné použiť na elektródy okrem platiny?Môžete nahradiť platinu, ale budete sa musieť uistiť, že kov, ktorý si vyberiete, nie je tak nereaktívny, ako je to možné. Najlepšou možnosťou by bol jeden z ďalších ušľachtilých kovov, ktorý by zahŕňal zlato alebo striebro.
- Kam zapojím LED žiarovku pri stavbe palivového článku?ak použijete malú LED žiarovku, kratší vodič je obvykle záporný vodič. A samozrejme, dlhší drôt je OBVYKLÁ kladný.
- Koľko stojí platinový drôt?Na Aliexpress som našiel drôt s dĺžkou 50 cm a priemerom 0,1 mm za 24€ (asi 20€). Ceny sa môžu samozrejme líšiť.
Nezodpovedané otázky
- Môžem použiť grafitové elektródy z ceruziek na stavbu palivového článku?
- Ako zostrojím vodíkový palivový článok bez elektrolýzy?
Komentáre (1)
- Vďaka tomu som to ľahko pochopil.
