Jak vytvořit palivovou buňku: 12 kroků

Palivová buňka umožňuje převést palivo, jako je vodík nebo metan, přímo do elektřiny pomocí chemické reakce zvané elektrolýzy. Každá palivová buňka obsahuje dvě elektrody, z nichž jeden je nabitý pozitivně (anoda) a druhá - negativní (katoda) a elektrolyt, který nese nabité částice z jedné elektrody do druhé. Kromě toho palivová buňka obsahuje katalyzátor, který zvyšuje reakční rychlost na elektrodách. V palivových článcích na vodíku reaguje s kyslíkem a voda je tvořena jako vedlejší produkt, který činí takové prvky užitečné pro high-tech aplikace, kde je potřeba čistá energie. Chcete-li pochopit principy palivového prvku, můžete sestavit jednoduchý prvek z bakalářských materiálů.

Kroky

Část 1 z 2:

Vytvořit palivovou buňku

jeden. Připravit vše, co potřebujete. Chcete-li vytvořit jednoduché palivové články, budete potřebovat 30 centimetrů platiny nebo šablonového drátu, ledové hůlky, 9-voltová baterie a držák pro něj, průhledný skot, sklenici vody, vařená sůl (volitelné), tenké kovové tyče a voltmetr.

9-voltová baterie a držák baterie lze zakoupit v obchodě Electronics nebo Domácí spotřebiče.

Obrázek s názvem Vybudovat palivové články Krok 1

2. Odřízněte z platiny nebo potaženého platinového drátu dva kusy 15 centimetrů. Platinový drát se používá pro speciální účely, lze jej zakoupit v obchodě Electronics. Bude sloužit jako reakční katalyzátor.

Je lepší použít platinový drát, protože ostatní kovy, jako je měď, reagují s kyslíkem a solí a znečišťují roztok s reakčními produkty.

Lze použít a vysoce kvalitní drát z nerezové oceli - je také zcela odolný vůči chemickým reakcím.

Obrázek s názvem Sestavte palivovou buňku Krok 2

3. Špičte kusy drátu na tenké kovové tyči, aby jim dal tvar pružin. Ty budou elektrody palivové články. Uchopte konec drátu a pevně ho nahoře na tyč, aby byla válcová pružina. Odstraňte první drát z tyče a navát druhý kus drátu.

Jako drátová tyč lze použít hřebík, závěs nebo tester sondy.

Obrázek s názvem Sestavte palivovou buňku Krok 4

4. Řez držák baterie na polovinu. Vezměte si kleště, nakrájejte na polovinu oba připojené k držáku drátu a odstraňte izolaci z nich. Tyto holé vodiče připojte k elektrodám.

Použití příslušného kusu lastardu, vyčistěte konce drátu z izolace. Odstraňte izolaci z konců těchto vodičů, které odříznete z držáku baterie.

Cour drát pod dohledem dospělých.

Obrázek s názvem Vybudovat palivové buňky krok 5

Pět. Připevněte elektrody vyčištěné z izolace k elektrodám. Připojte vodiče do elektrod pro připojení napájecího zdroje (držák baterie) a voltmetr, který určí, které napětí vytváří palivovou buňku.

Utáhněte červený drát držáku baterie a řezaného červeného drátu kolem horní části jednoho z drátových cívek tak, aby jeho většina zůstala volná.

Sledujte horní konec druhé cívky černým drátem držáku akumulátoru a nakrájeným černým vodičem.

Obrázek s názvem Sestavte palivovou buňku Krok 6

6. Připevněte elektrody na hůlku pro zmrzlinu nebo dřevěnou tyč. Hůlka zmrzliny musí být delší než krk sklenice vodou, aby mohla ležet na to. Uzavřete elektrody tak, aby se schovávali před tyčí dolů a spustí do vody.

Můžete použít transparentní pásku nebo izolační pásku. Hlavní věc je, že elektrody jsou bezpečně připojeny k tyči.

Obrázek s názvem Vyrobit vodní záře Krok 13

7. Nalít do skleněné kohoutky nebo slané vody. Pro průtok reakce by měla voda obsahovat elektrolyty. Destilovaná voda se špatně vyhovuje, protože nemá nečistoty, které mohou sloužit jako elektrolyty. Pro normální proud chemické reakce může být sůl nebo potravinová soda rozpuštěna ve vodě.

Minerální nečistoty jsou obsaženy v konvenční vodě pod kohoutkem, takže může být použit jako elektrolyt, pokud nemáte sůl po ruce.

Přidejte sůl nebo potravu sodnou rychlostí jedné lžíce (20 gramů) na sklenici vody. Míchejte vodu tak, aby se sůl nebo soda zcela rozpustila.

Obrázek s názvem Vybudovat palivové články Krok 7

osm. Dejte hůlku s elektrodami na krku sklenice vodou. Elektrody ve formě drátových pružin by zároveň měly ponořit pod vodu většinou z jejich délky, s výjimkou kontaktů s dráty držáku baterie. Pod vodou by mělo být pouze platinový drát.

Pokud je to nutné, upevněte hůlku pomocí pásky tak, aby elektrody zůstaly ve vodě.

Obrázek s názvem Sestavte palivové články Krok 8bullet2

I. I. Připojte vodiče běžící od elektrod do voltmetru nebo žárovky LED. Pomocí voltmetru můžete určit napětí, které vytvoří aktivovanou palivovou buňku. Připojte červený vodič k pozitivnímu a černé k negativnímu kontaktu voltmetru.

V této fázi může voltmetr zobrazit malou hodnotu, například 0,01 voltů, i když napětí na něm by mělo být nula.

Můžete také připojit malou žárovku, jako je žárovka z baterky nebo LED.

Část 2 z 2:

Aktivujte palivovou buňku

jeden. Po dobu 1-2 sekund se dotýká 9-voltových svorek baterie k držáku baterie. Baterie je zapotřebí pouze za účelem přeskočení počátečního proudu drátem, který způsobí disociaci molekul vody umístěných v blízkosti elektrod, v důsledku kterého plynové bubliny přidělí kolem elektrod. Tento proces se nazývá elektrolýza.

Ujistěte se, že plynové bubliny se zobrazují v blízkosti obou elektrod. Jedna elektroda tvořila bubliny vodíku a ve druhém - kyslík.
Není třeba připojit baterii k držáku, stačí ji dotknout svorkami pro spuštění reakce.

Obrázek s názvem Sestavte palivovou buňku Krok 10

2. Odpojte baterii. Baterie je nutná pouze za účelem aktivace reakce. Významný vodík a kyslík jsou rekombinovány ve vodě, v důsledku čehož energie, která byla vynaložena na štěpení molekul vody elektrickým proudem. Platinové drátěné elektrody budou provádět jako katalyzátor a urychlení rekombinace atomů vodíku a kyslíku ve molekulách vody.

Obrázek s názvem Vybudovat palivové buňky krok 10bullet1

3. Podívejte se na čtení voltmetrů. Nejprve se napětí může zvýšit na dva volty a pak začne padat (zpočátku rychle, pak pomalejší), protože vodíkové bubliny zmizely.

Nejprve se rozsvítí žárovka (LED) jasně zkazit, pak se začíná rychle vyblednout a postupně jít ven.

Tipy

Samostatné palivové články produkují malé množství elektřiny, podobné výše popsanému zařízení. Pro praktické potřeby je vyžadováno velké množství těchto prvků, které jsou kombinovány v bateriích.
I když se voda používá jako elektrolyt ve formě elektrolytu, hydroxid draselný se používá v průmyslových palivových článcích (takové prvky byly použity v aplikaci Apollo Space Acription), kyselina fosforečná, roztavená sodná nebo hořečnatý uhličitan při vysokých teplotách nebo speciálních polymerech.