Energie din apă - Cum să producem oxigen și hidrogen pe Lună

Scurtă descriere:

În acest set de trei activități, elevii vor învăța despre electrochimie.

În cadrul primei activități, vor construi o pilă voltaică - o baterie simplă. Această invenție a marcat începutul electrochimiei.

Elevii vor studia apoi electroliza. Electroliza utilizează curentul electric pentru a descompune apa în componentele sale: hidrogen și oxigen. Aceste produse pot fi folosite ca propulsoare pentru navele spațiale și/sau pentru a furniza oxigen pentru a susține un echipaj.

În ultima activitate, elevii examinează și utilizează o celulă de combustibil.

Subiect: Știință, Chimie, Fizică

Obiective de învățare

Înțelegeți cum funcționează o baterie.

Efectuați o activitate experimentală pentru a confirma că anumite reacții chimice pot crea electricitate.

Efectuați o activitate experimentală pentru a confirma faptul că electricitatea poate provoca anumite reacții chimice.

Studiați electroliza apei și aplicațiile sale.

Investigarea pilelor de combustie și a aplicațiilor acestora.

Scrieți ecuațiile echilibrate pentru reacțiile chimice REDOX.

Să utilizeze echipamentul în mod corespunzător pentru a face și a înregistra observațiile.

Interval de vârstă:

14 - 16 ani

Timp

Pregătirea: 1 oră
Lecție: 2 ore

Resurse disponibile în:

Engleză, Daneză, Franceză, Germană, Italian, Poloneză și Spaniolă

Activitatea 1: Construiește-ți propria baterie

În cadrul acestei activități, elevii vor construi o pilă voltaică - o baterie simplă - din plăci de metal, cârpă de vase și oțet. O pilă voltaică folosește o reacție chimică spontană pentru a crea electricitate.

Echipament

6 farfurii de zacuscă (pe grup)

6 plăci de cupru (per grup)

1 cârpă de vase (pentru fiecare grup)

Foarfece

Oțet

Șmirghel

2 benzi elastice de cauciuc

Cabluri cu cleme de crocodil

Multimetru

Baterii AA (opțional)

Activitatea 2: Electroliza

În această activitate, elevii vor construi un electrolizator: un dispozitiv care introduce un curent electric într-un lichid cu ajutorul a doi electrozi. Ei vor folosi dispozitivul pentru electroliza apei și vor descoperi că este posibil să scindeze apa în componentele sale: oxigen și hidrogen.

Echipament

Recipient de plastic cu capac (cu două găuri)

2 eprubete

2 pini de împingere din oțel

2 pahare

Sârmă de cupru

Baterie (opțional: o celulă solară)

400cm³ apă distilată + 12g NaOH (dizolvare 3%)

Apă distilată

Mănuși

Activitatea 3: Celula de combustibil

În această activitate, elevii vor folosi produsele electrolizei apei (H₂ și O₂) într-o celulă de combustibil. Aceștia vor studia modul în care pilele de combustie produc electricitate și căldură în urma unei reacții chimice. Elevii vor lua în considerare posibilitățile și limitele pilelor de combustie pentru explorarea Lunii.

Echipament

O celulă de combustibil

O seringă

Apă deionizată și distilată

Alimentarea cu energie (baterii, celule solare)

Tuburi și capace de silicon

pahare de 30 ml și recipiente interioare (a se vedea anexa 2)

Cabluri cu conectori

Acționări (motoare, LED-uri, mașini etc.)

Știați că?

Electroliza apei este principala metodă de generare a oxigenului la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS). Apa este colectată din urină, ape reziduale și condensare și este împărțită în oxigen și hidrogen în sistemul de generare a oxigenului (OGS).

Sursa de energie este reprezentată de panourile solare ale stației, de mărimea unui teren de fotbal. Un sistem similar ar putea fi folosit pe Lună.

Cuvinte cheie:

Chimie, Resurse pentru sala de clasă, Luna, Fizică, Știință, Secundar