Energie z vody - Jak vyrábět kyslík a vodík na Měsíci

Stručný popis:

V této sadě tří aktivit se studenti seznámí s elektrochemií.

Vprvní aktivitě postaví voltaickou hromadu - jednoduchou baterii. Tento vynález znamenal počátek elektrochemie.

Poté se studenti budou věnovat elektrolýze. Elektrolýza využívá elektrický proud k rozdělení vody na vodík a kyslík. Tyto produkty mohou být použity jako pohonné látky pro kosmické lodě a/nebo jako kyslík pro posádku.

V poslední aktivitě studenti zkoumají a používají palivový článek.

Předmět: Věda, chemie, fyzika

Cíle učení

Pochopte, jak baterie funguje.

Proveďte experimentální činnost, která potvrdí, že určité chemické reakce mohou vytvářet elektřinu.

Proveďte experimentální činnost, která potvrdí, že elektřina může vyvolat určité chemické reakce.

Studium elektrolýzy vody a jejích aplikací.

Prozkoumejte palivové články a jejich použití.

Napište vyvážené rovnice pro chemické reakce REDOX.

Vhodně používat vybavení k provádění a zaznamenávání pozorování.

Věkové rozmezí:

14 - 16 let

Čas

Příprava: 1 hodina
Lekce: 2 hodiny

Zdroj je k dispozici v:

Angličtina, Dánský, Francouzština, Němčina, Italský, Polský a Španělština

Aktivita 1: Sestavte si vlastní baterii

V této aktivitě žáci zkonstruují voltaickou hromádku - jednoduchou baterii - z kovových destiček, utěrky a octa. Voltova hromádka využívá k výrobě elektřiny spontánní chemickou reakci.

Vybavení

6 talířů zince (na skupinu)

6 měděných desek (na skupinu)

1 utěrka (na skupinu)

Nůžky

Ocet

Smirkový papír

2 pružné gumičky

Dráty s krokosvorkami

Multimetr

Baterie AA (volitelné)

Aktivita 2: Elektrolýza

V této aktivitě studenti sestrojí elektrolyzér: zařízení, které pomocí dvou elektrod přivádí do kapaliny elektrický proud. Zařízení použijí k elektrolýze vody a zjistí, že je možné rozdělit vodu na její složky: kyslík a vodík.

Vybavení

Plastová nádoba s víkem (se dvěma otvory)

2 zkumavky

2 ocelové kolíky

2 kádinky

Měděný drát

Baterie (volitelně: solární článek)

400 cm³ destilované vody + 12 g NaOH (rozpouštění 3%)

Destilovaná voda

Rukavice

Aktivita 3: Palivový článek

V této aktivitě studenti využijí produkty elektrolýzy vody (H₂ a O₂) v palivovém článku. Budou zkoumat, jak palivové články vyrábějí elektřinu a teplo z chemické reakce. Studenti zváží možnosti a omezení palivových článků pro průzkum Měsíce.

Vybavení

Palivový článek

Injekční stříkačka

Deionizovaná a destilovaná voda

Napájení (baterie, solární článek)

Křemíkové trubky a uzávěry

30 ml kádinky a vnitřní nádobky (viz příloha 2)

Dráty s konektory

Akční členy (motory, LED diody, auta atd.)

Věděli jste to?

Elektrolýza vody je hlavní metodou výroby kyslíku na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS). Voda se shromažďuje z moči, odpadních vod a kondenzátu a v systému generování kyslíku (OGS) se štěpí na kyslík a vodík.

Zdrojem energie jsou solární panely o velikosti fotbalového hřiště. Podobný systém by mohl být použit i na Měsíci.

Klíčová slova:

Chemie, Zdroje pro učebny, Měsíc, Fyzika, Věda, Sekundární