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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
    Scarica l'attività - EN
    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.

    La ISS in orbita intorno alla Terra

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