L'énergie de l'eau - Comment produire de l'oxygène et de l'hydrogène sur la Lune

L'énergie de l'eau - Comment produire de l'oxygène et de l'hydrogène sur la Lune ?

Brève description :

Dans cette série de trois activités, les élèves vont découvrir l'électrochimie.

Dans la première activité, ils construiront une pile voltaïque - une batterie simple. Cette invention a marqué le début de l'électrochimie.

Les élèves étudieront ensuite l'électrolyse. L'électrolyse utilise le courant électrique pour séparer l'eau en ses composants : l'hydrogène et l'oxygène. Ces produits peuvent être utilisés comme propulseurs pour les vaisseaux spatiaux et/ou pour fournir l'oxygène nécessaire à l'équipage.

Dans la dernière activité, les élèves examinent et utilisent une pile à combustible.

Sujet : Sciences, Chimie, Physique

Objectifs d'apprentissage

Comprendre le fonctionnement d'une batterie.

Réalisez une activité expérimentale pour confirmer que certaines réactions chimiques peuvent créer de l'électricité.

Réalisez une activité expérimentale pour confirmer que l'électricité peut provoquer certaines réactions chimiques.

Étudier l'électrolyse de l'eau et ses applications.

Étudier les piles à combustible et leurs applications.

Écrire des équations équilibrées pour les réactions chimiques REDOX.

Utiliser l'équipement de manière appropriée pour faire et enregistrer des observations.

Tranche d'âge :

14 - 16 ans

Temps

Préparation : 1 heure
Leçon : 2 heures

Ressource disponible en :

Anglais, Danois, Français, Allemand, Italien, Polonais et Espagnol

Activité 1 : Construisez votre propre batterie

Dans cette activité, les élèves construiront une pile voltaïque - une batterie simple - à partir de plaques de métal, de linge à vaisselle et de vinaigre. Une pile voltaïque utilise une réaction chimique spontanée pour créer de l'électricité.

Équipement

6 assiettes de coings (par groupe)

6 plaques de cuivre (par groupe)

1 torchon (par groupe)

Ciseaux

Vinaigre

Papier de verre

2 bandes élastiques en caoutchouc

Fils avec pinces crocodiles

Multimètre

Piles AA (en option)

Activité 2 : L'électrolyse

Dans cette activité, les élèves construiront un électrolyseur : un appareil qui introduit un courant électrique dans un liquide à l'aide de deux électrodes. Ils utiliseront l'appareil pour l'électrolyse de l'eau et découvriront qu'il est possible de séparer l'eau en ses composants : l'oxygène et l'hydrogène.

Équipement

Récipient en plastique avec couvercle (avec deux trous)

2 tubes à essai

2 goupilles en acier

2 béchers

Fil de cuivre

Batterie (en option : une cellule solaire)

400cm³ d'eau distillée + 12g de NaOH (dissolution 3%)

Eau distillée

Gants

Activité 3 : Pile à combustible

Dans cette activité, les élèves utiliseront les produits de l'électrolyse de l'eau (H₂ et O₂) dans une pile à combustible. Ils étudieront comment les piles à combustible produisent de l'électricité et de la chaleur à partir d'une réaction chimique. Les élèves examineront les possibilités et les limites des piles à combustible pour l'exploration de la Lune.

Équipement

Une pile à combustible

Une seringue

Eau déionisée et distillée

Alimentation électrique (batterie, cellule solaire)

Tubes et bouchons en silicone

Béchers de 30 ml et récipients intérieurs (voir annexe 2)

Fils avec connecteurs

Actionneurs (moteurs, LEDs, voiture etc.)

Le saviez-vous ?

L'électrolyse de l'eau est la principale méthode de production d'oxygène à bord de la Station spatiale internationale (ISS). L'eau est recueillie à partir de l'urine, des eaux usées et de la condensation, puis divisée en oxygène et en hydrogène dans le système de génération d'oxygène (OGS).

Les panneaux solaires de la station, de la taille d'un terrain de football, constituent la source d'énergie. Un système similaire pourrait être utilisé sur la Lune.

Mots-clés :

Chimie, Ressources pour la classe, Lune, Physique, Science, Secondaire