moon_camp

Energia z wody - Jak produkować tlen i wodór na Księżycu

Krótki opis:

W tym zestawie trzech ćwiczeń uczniowie poznają zagadnienia związane z elektrochemią.

Na pierwszych zajęciach zbudują stos woltaiczny - prostą baterię. Wynalazek ten dał początek elektrochemii.

Następnie uczniowie będą badać elektrolizę. Elektroliza wykorzystuje prąd elektryczny do rozdzielenia wody na jej składniki: wodór i tlen. Produkty te mogą być wykorzystane jako materiały pędne dla statków kosmicznych i/lub do dostarczenia tlenu dla załogi.

W ostatnim ćwiczeniu uczniowie badają i wykorzystują ogniwo paliwowe.
Przedmiot: Nauka, chemia, fizyka
Cele nauczania

  • Zrozumieć, jak działa bateria.
  • Wykonaj doświadczenie potwierdzające, że w wyniku pewnych reakcji chemicznych może powstać prąd elektryczny.
  • Wykonaj ćwiczenie doświadczalne potwierdzające, że prąd elektryczny może spowodować zajście pewnych reakcji chemicznych.
  • Zbadaj elektrolizę wody i jej zastosowania.
  • Zbadaj ogniwa paliwowe i ich zastosowania.
  • Napisz równania równowagi dla reakcji chemicznych REDOX.
  • Odpowiednio wykorzystywać sprzęt do prowadzenia i rejestrowania obserwacji.
    •  
    Zakres wiekowy:
    14 - 16 lat
     
    Czas
    Przygotowanie: 1 godz.
    Lekcja: 2 godziny
     
    Zasób dostępny w:
    Angielski, Duński, Francuski, Niemiecki, Włoski, Polska oraz Hiszpański
    Pobierz aktywność - EN
    Zadanie 1: Zbuduj swoją własną baterię

    W tym ćwiczeniu uczniowie skonstruują stos woltaiczny - prostą baterię - z metalowych płytek, ściereczki do naczyń i octu. Stos woltaiczny wykorzystuje spontaniczną reakcję chemiczną do wytworzenia energii elektrycznej.
    Sprzęt

  • 6 talerzy z pigwy (na grupę)
  • 6 płyt miedzianych (na grupę)
  • 1 ścierka do naczyń (na grupę)
  • Nożyczki
  • Ocet
  • Papier ścierny
  • 2 elastyczne gumki
  • Przewody z zaciskami krokodylkowymi
  • Multimetr
  • Baterie AA (opcja)
    • Ćwiczenie 2: Elektroliza

    W tym ćwiczeniu uczniowie zbudują elektrolizer: urządzenie, które wprowadza prąd elektryczny do cieczy za pomocą dwóch elektrod. Użyją urządzenia do elektrolizy wody i odkryją, że możliwe jest rozdzielenie wody na jej składniki: tlen i wodór.
    Sprzęt
     
  • Plastikowy pojemnik z pokrywką (z dwoma otworami)
  • 2 probówki
  • 2 stalowe kołki rozporowe
  • 2 zlewki
  • Drut miedziany
  • Bateria (opcjonalnie: ogniwo słoneczne)
  • 400cm³ wody destylowanej + 12g NaOH (3% rozpuszczanie)
  • Woda destylowana
  • Rękawice
    • Ćwiczenie 3: Ogniwo paliwowe

    W tym ćwiczeniu uczniowie wykorzystają produkty elektrolizy wody (H2 i O2) w ogniwie paliwowym. Zbadają, jak ogniwa paliwowe wytwarzają energię elektryczną i ciepło w wyniku reakcji chemicznej. Studenci rozważą możliwości i ograniczenia ogniw paliwowych w eksploracji Księżyca.
    Sprzęt

  • Ogniwo paliwowe
  • Strzykawka
  • Woda dejonizowana i destylowana
  • Zasilanie (bateria, ogniwo słoneczne)
  • Rurki i kapturki silikonowe
  • Zlewki o pojemności 30 ml i pojemniki wewnętrzne (patrz załącznik 2)
  • Przewody z wtyczkami
  • Siłowniki (silniki, diody LED, samochód itp.)

    • Wiedziałeś?

    Elektroliza wody jest główną metodą generowania tlenu na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Woda jest zbierana z moczu, ścieków i kondensacji i rozszczepiana na tlen i wodór w Systemie Generowania Tlenu (OGS).

    Źródłem zasilania stacji są baterie słoneczne wielkości boiska piłkarskiego. Podobny system mógłby zostać wykorzystany na Księżycu.

    ISS krąży wokół Ziemi

    Słowa kluczowe:
    , , , , ,