Energía a partir del agua - Cómo producir oxígeno e hidrógeno en la Luna

Breve descripción:

En este conjunto de tres actividades, los alumnos aprenderán sobre la electroquímica.

En la primera actividad, construirán una pila voltaica, una batería sencilla. Este invento marcó el inicio de la electroquímica.

A continuación, los alumnos estudiarán la electrólisis. La electrólisis utiliza la corriente eléctrica para dividir el agua en sus componentes: hidrógeno y oxígeno. Estos productos pueden utilizarse como propulsores para las naves espaciales y/o para proporcionar oxígeno a la tripulación.

En la última actividad, los alumnos examinan y utilizan una pila de combustible.

Asunto: Ciencia, Química, Física

Objetivos de aprendizaje

Entender cómo funciona una batería.

Realiza una actividad experimental para confirmar que ciertas reacciones químicas pueden crear electricidad.

Realiza una actividad experimental para confirmar que la electricidad puede hacer que se produzcan determinadas reacciones químicas.

Estudiar la electrólisis del agua y sus aplicaciones.

Investigar las pilas de combustible y sus aplicaciones.

Escribe ecuaciones equilibradas para reacciones químicas REDOX.

Utilizar adecuadamente el equipo para realizar y registrar las observaciones.

Rango de edad:

14 - 16 años

Tiempo

Preparación: 1 hora
Lección: 2 horas

Recurso disponible en:

Inglés, Danés, Francés, Alemán, Italiano, Polaco y Español

Actividad 1: Construye tu propia batería

En esta actividad, los alumnos construirán una pila voltaica -una simple batería- con platos de metal, paños de cocina y vinagre. Una pila voltaica utiliza una reacción química espontánea para crear electricidad.

Equipo

6 platos de membrillo (por grupo)

6 placas de cobre (por grupo)

1 paño de cocina (por grupo)

Tijeras

Vinagre

Papel de lija

2 gomas elásticas

Cables con pinzas de cocodrilo

Multímetro

Pilas AA (opcional)

Actividad 2: Electrólisis

En esta actividad, los alumnos construirán un electrolizador: un dispositivo que introduce una corriente eléctrica en un líquido utilizando dos electrodos. Utilizarán el dispositivo para la electrólisis del agua y descubrirán que es posible dividir el agua en sus componentes: oxígeno e hidrógeno.

Equipo

Recipiente de plástico con tapa (con dos agujeros)

2 tubos de ensayo

2 pasadores de acero

2 vasos de precipitados

Alambre de cobre

Batería (Opcional: una célula solar)

400cm³ de agua destilada + 12g de NaOH (disolución 3%)

Agua destilada

Guantes

Actividad 3: Pila de combustible

En esta actividad, los alumnos utilizarán los productos de la electrólisis del agua (H₂ y O₂) en una pila de combustible. Investigarán cómo las pilas de combustible producen electricidad y calor a partir de una reacción química. Los alumnos considerarán las posibilidades y limitaciones de las pilas de combustible para la exploración de la Luna.

Equipo

Una pila de combustible

Una jeringa

Agua desionizada y destilada

Fuente de alimentación (batería, célula solar)

Tubos y tapones de silicona

Vasos de precipitados de 30 ml y recipientes interiores (véase el anexo 2)

Cables con conectores

Actuadores (Motores, LEDs, coche, etc.)

¿Lo sabías?

La electrólisis del agua es el principal método de generación de oxígeno a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS). El agua se recoge de la orina, las aguas residuales y la condensación y se divide en oxígeno e hidrógeno en el Sistema de Generación de Oxígeno (OGS).

Los paneles solares de la estación, del tamaño de un campo de fútbol, son la fuente de energía. Un sistema similar podría utilizarse en la Luna.

Palabras clave:

Química, Recursos para el aula, Luna, Física, Ciencia, Secundaria