Energia dall'acqua - Come produrre ossigeno e idrogeno sulla Luna

Breve descrizione:

In questa serie di tre attività, gli studenti impareranno a conoscere l'elettrochimica.

Nella prima attività, i ragazzi costruiranno una pila voltaica, una semplice batteria. Questa invenzione ha segnato l'inizio dell'elettrochimica.

Gli studenti studieranno poi l'elettrolisi. L'elettrolisi utilizza la corrente elettrica per scindere l'acqua nei suoi componenti: idrogeno e ossigeno. Questi prodotti possono essere utilizzati come propellenti per i veicoli spaziali e/o per fornire ossigeno per l'equipaggio.

Nell'ultima attività, gli studenti esaminano e utilizzano una cella a combustibile.

Oggetto: Scienza, Chimica, Fisica

Obiettivi di apprendimento

Capire come funziona una batteria.

Eseguire un'attività sperimentale per confermare che alcune reazioni chimiche possono creare elettricità.

Eseguite un'attività sperimentale per confermare che l'elettricità può far avvenire alcune reazioni chimiche.

Studiare l'elettrolisi dell'acqua e le sue applicazioni.

Analizzare le celle a combustibile e le loro applicazioni.

Scrivere le equazioni bilanciate delle reazioni chimiche REDOX.

Utilizzare in modo appropriato le attrezzature per effettuare e registrare le osservazioni.

Fascia d'età:

14 - 16 anni

Tempo

Preparazione: 1 ora
Lezione: 2 ore

Risorsa disponibile in:

Inglese, Danese, Francese, Tedesco, Italiano, Polacco e Spagnolo

Attività 1: costruire la propria batteria

In questa attività, gli studenti costruiranno una pila voltaica - una semplice batteria - a partire da piatti di metallo, strofinacci e aceto. Una pila voltaica utilizza una reazione chimica spontanea per creare elettricità.

Attrezzatura

6 piatti di zinco (per gruppo)

6 lastre di rame (per gruppo)

1 canovaccio (per gruppo)

Forbici

Aceto

Carta vetrata

2 elastici

Fili con clip a coccodrillo

Multimetro

Batterie AA (opzionali)

Attività 2: Elettrolisi

In questa attività, gli studenti costruiranno un elettrolizzatore: un dispositivo che introduce una corrente elettrica in un liquido utilizzando due elettrodi. Utilizzeranno il dispositivo per l'elettrolisi dell'acqua e scopriranno che è possibile scindere l'acqua nei suoi componenti: ossigeno e idrogeno.

Attrezzatura

Contenitore di plastica con coperchio (con due fori)

2 provette

2 perni di spinta in acciaio

2 becher

Filo di rame

Batteria (opzionale: una cella solare)

400cm³ di acqua distillata + 12g di NaOH (dissoluzione 3%)

Acqua distillata

Guanti

Attività 3: Cella a combustibile

In questa attività, gli studenti utilizzeranno i prodotti dell'elettrolisi dell'acqua (H₂ e O₂) in una cella a combustibile. Studieranno come le celle a combustibile producono elettricità e calore da una reazione chimica. Gli studenti considereranno le possibilità e i limiti delle celle a combustibile per l'esplorazione della Luna.

Attrezzatura

Una cella a combustibile

Una siringa

Acqua deionizzata e distillata

Alimentazione (batteria, cella solare)

Tubi e tappi in silicone

Becher da 30 ml e contenitori interni (vedi allegato 2)

Fili con connettori

Attuatori (motori, LED, auto, ecc.)

Lo sapevate?

L'elettrolisi dell'acqua è il metodo principale per generare ossigeno a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). L'acqua viene raccolta dall'urina, dalle acque reflue e dalla condensa e scissa in ossigeno e idrogeno nel sistema di generazione dell'ossigeno (OGS).

La fonte di energia è costituita dai pannelli solari della stazione, grandi come un campo da calcio. Un sistema simile potrebbe essere utilizzato sulla Luna.

Parole chiave:

Chimica, Risorse per la classe, Luna, Fisica, Scienza, Secondario