Kraft från vatten - Hur man producerar syre och väte på månen

Kortfattad beskrivning:

I de här tre aktiviteterna får eleverna lära sig om elektrokemi.

I den första aktiviteten ska de bygga en voltaiska hög - ett enkelt batteri. Denna uppfinning markerade början på elektrokemin.

Eleverna kommer sedan att studera elektrolys. Vid elektrolys används elektrisk ström för att dela upp vatten i dess beståndsdelar: väte och syre. Dessa produkter kan användas som drivmedel för rymdfarkoster och/eller för att tillhandahålla syre för att försörja en besättning.

I den sista aktiviteten undersöker och använder eleverna en bränslecell.

Ämne: Naturvetenskap, kemi, fysik

Mål för inlärning

Förstå hur ett batteri fungerar.

Gör ett experiment för att bekräfta att vissa kemiska reaktioner kan skapa elektricitet.

Gör ett experiment för att bekräfta att elektricitet kan få vissa kemiska reaktioner att inträffa.

Studera vattenelektrolys och dess tillämpningar.

Undersöka bränsleceller och deras tillämpningar.

Skriv balanserade ekvationer för kemiska REDOX-reaktioner.

Använda utrustning på lämpligt sätt för att göra och registrera observationer.

Åldersintervall:

14 - 16 år

Tid

Förberedelse: Förberedelse: 1 timme.
Lektion: 2 timmar

Resurs tillgänglig i:

Engelska, Danska, Franska, Tyska, Italienska, Polska och Spanska

Aktivitet 1: Bygg ditt eget batteri

I den här aktiviteten ska eleverna bygga en voltaisk hög - ett enkelt batteri - av metallplattor, disktrasor och vinäger. En voltaisk stapel använder en spontan kemisk reaktion för att skapa elektricitet.

Utrustning

6 zince-tallrikar (per grupp)

6 kopparplattor (per grupp)

1 disktrasa (per grupp)

Saxar

Vinäger

Sandpapper

2 elastiska gummiband

Ledningar med krokodilklämmor

Multimeter

AA-batterier (valfritt)

Aktivitet 2: Elektrolys

I den här aktiviteten ska eleverna bygga en elektrolyser: en anordning som för in en elektrisk ström i en vätska med hjälp av två elektroder. De kommer att använda apparaten för vattenelektrolys och upptäcka att det är möjligt att dela upp vatten i dess beståndsdelar: syre och väte.

Utrustning

Plastbehållare med lock (med två hål)

2 provrör

2 tryckpinnar i stål

2 bägare

Koppartråd

Batteri (valfritt: en solcell)

400 cm³ destillerat vatten + 12 g NaOH (3% upplösning)

Destillerat vatten

Handskar

Aktivitet 3: Bränslecell

I den här aktiviteten kommer eleverna att använda produkterna från vattenelektrolys (H₂ och O₂) i en bränslecell. De kommer att undersöka hur bränsleceller producerar elektricitet och värme genom en kemisk reaktion. Eleverna ska överväga bränslecellernas möjligheter och begränsningar för utforskning av månen.

Utrustning

En bränslecell

En spruta

Avjoniserat och destillerat vatten

Strömförsörjning (batteri, solcell)

Silikonslangar och kapsyler

30 ml bägare och innerbehållare (se bilaga 2).

Ledningar med kontakter

Ställdon (motorer, lysdioder, bilar etc.)

Visste du det?

Elektrolys av vatten är den viktigaste metoden för att generera syre ombord på den internationella rymdstationen ISS. Vatten samlas in från urin, avloppsvatten och kondensation och delas upp i syre och väte i Oxygen Generation System (OGS).

Stationens solfångare i fotbollsfältsstorlek är kraftkällan. Ett liknande system skulle kunna användas på månen.