Je hebt geen laboratoriumjas of een subsidie van een miljoen dollar nodig om schone energie in actie te zien. Je hebt alleen een ijslollystokje, wat draad en de bereidheid om met een 9-volt batterij te spelen nodig.

Waterstofbrandstofcellen zijn de heilige graal van hernieuwbare energie. Ze wekken elektriciteit op zonder enige uitstoot; water is de enige uitlaatgassen. We zien ze in futuristische bussen en high-end conceptcars, maar de chemie is eenvoudig genoeg om te repliceren op je aanrecht.

Dit is niet zomaar een feesttruc. Het is een tastbare demonstratie van hoe we onze toekomst kunnen versterken. En verrassend genoeg kun je in ongeveer tien minuten een werkend model bouwen.

De materialen die je nodig hebt

De lijst is kort. De meeste spullen zijn huishoudelijke rommel; Voor één artikel is een snelle online bestelling vereist.

  • Een ijslollystokje of een klein houten/plastic plankje.
  • Een 9-volt batterij en clip.
  • Transparant plakband.
  • Een glas water.
  • Een voltmeter.
  • Eén voet geplatineerd nikkeldraad (of puur platina).

De draad is de uitbijter. Met platina bedekt nikkel kost online ongeveer $ 15. Het is niet bepaald een basisproduct in de voorraadkast, maar het is essentieel. Het platina fungeert als katalysator. Zonder dit gebeurt de magie niet.

Stap 1: Knip de draad af en wikkel deze op

Neem die dertig centimeter draad. Snijd het in twee stukken van zes inch.

Rol ze nu op. Je hebt kleine veertjes nodig. Dit zullen uw elektroden zijn.

Gebruik het uiteinde van een meetsnoer, een spijker of zelfs een kleerhanger om de draad stevig vast te wikkelen. De opgerolde vorm vergroot het oppervlak. Meer oppervlakte betekent meer reactie. Meer reactie betekent meer spanning. Het is basisfysica, maar het doet ertoe.

Stap 2: Bereid de verbindingen voor

Dit deel vereist geduld.

Knip de kabels op uw batterijclip doormidden. Strip de isolatie van de nieuwe uiteinden. Draai de blootliggende draad op uw platinaspoelen.

Je creëert een brug. De batterijclip wordt aangesloten op de spoelen. Er zijn ook nog twee andere draden aan de spoelen bevestigd. Deze afzonderlijke draden zullen uiteindelijk op uw voltmeter worden aangesloten. Houd de gedraaide verbindingen droog. Dompel alleen de platinaspoelen onder.

Stap 3: Monteer de constructie

Plak de spoelen op het ijslollystokje. Zet ze stevig vast.

Plak vervolgens het stokje op de rand van het glas. Laat de spoelen in het water zakken. Ze moeten bijna hun hele lengte bungelen.

Hier is de beperking: de gedraaide draadverbindingen moeten boven de waterlijn blijven. Als ze nat worden, maak je kortsluiting in het circuit. Droge verbindingen zijn niet bespreekbaar.

Stap 4: Sluit de meter aan

Sluit de rode draad van de cel aan op de positieve pool van de voltmeter. Sluit de zwarte draad aan op de negatieve (gemeenschappelijke) aansluiting.

In dit stadium zou u nul volt moeten zien. Misschien een kleine fluctuatie zoals 0,01V. Dat is lawaai. Negeer het. De cel is momenteel inactief.

Stap 5: Activeer de reactie

Dit is het moment.

Raak met de 9 volt batterij de batterijclip aan. Je hoeft het niet te knippen. Raak de aansluitingen gewoon even aan.

De elektrolyse begint onmiddellijk.

Er vormen zich belletjes. Waterstof verzamelt zich op één elektrode. Zuurstof verzamelt zich aan de andere kant. De batterij duwt elektriciteit in het water, waardoor de H2O-moleculen uit elkaar worden gesplitst.

Verwijder nu de batterij.

Als u gewoon nikkeldraad zou gebruiken, zou de spanning terugvallen naar nul. De reactie stopt. Het gas ontsnapt. Maar je gebruikte platina.

Het platina is een katalysator. Het wordt niet geconsumeerd. Het verlaagt de energiebarrière voor de recombinatie van waterstof en zuurstof.

De hydrolysereactie keert om.

De gassen ontmoeten elkaar op het platina-oppervlak. Ze veranderen weer in water. En tijdens dat proces laten ze elektronen vrij.

De voltmeter springt. Je wekt nu elektriciteit op uit waterstof en zuurstof. Je hebt een brandstofcel gebouwd.

Waarom dit ertoe doet

Het is gemakkelijk om dit af te doen als een wetenschappelijk beursproject voor kinderen. Maar de principes zijn identiek aan wat zware machines en ruimtevaartuigen aandrijft.

Het knelpunt is nooit de chemie geweest. Het zijn de kosten en opslag van waterstof geweest. Platina is duur. Gas efficiënt opslaan is lastig. Maar het proof-of-concept valt niet te ontkennen.

Je hebt zojuist water in elektriciteit veranderd.

Veiligheids- en realiteitscheck

Een paar kanttekeningen voordat u begint.

Werk in een geventileerde ruimte. Waterstof is brandbaar. Zuurstof ondersteunt de verbranding. Je creëert een mix van beide. Kleinschaligheid, ja, maar toch. Draag oogbescherming. Ga voorzichtig om met de batterij om kortsluiting te voorkomen.

Hoe lang duurt het?

Niet lang. De hoeveelheid waterstof en zuurstof die een 9 volt batterij gedurende enkele seconden genereert, is beperkt. Zodra de gassen zich opnieuw combineren, stopt de cel met het produceren van stroom. Het is een burst, geen batterij.

Maar dat is het punt. Het is een demonstratie van potentieel.

De toekomst van energie gaat niet alleen over het vinden van nieuwe bronnen. Het gaat over hoe we ze opslaan en converteren. En soms moet je het met eigen ogen zien om het te geloven.

De voltmeter geeft nog steeds een paar millivolt aan. De bubbels zijn neergedaald. Het experiment is voorbij. Maar de vraag blijft: kunnen we dit opschalen zonder de aarde te kosten?

We zullen zien.