Nie potrzebujesz fartucha laboratoryjnego ani wielomilionowego grantu, aby zobaczyć czystą energię w działaniu. Wystarczy patyczek do lodów, kawałek drutu i chęć eksperymentowania z baterią 9-woltową.

Wodorowe ogniwa paliwowe to „święty Graal” energii odnawialnej. Wytwarzają energię elektryczną przy zerowej emisji – jedynym produktem reakcji jest woda. Widzimy je w futurystycznych autobusach i drogich samochodach koncepcyjnych, ale chemia procesu jest na tyle prosta, że ​​można ją odtworzyć na blacie kuchennym.

To nie jest tylko imprezowa sztuczka. To wyraźny dowód na to, jak możemy zasilić naszą przyszłość. I, co zaskakujące, działający model można złożyć w zaledwie dziesięć minut.

Wymagane materiały

Lista jest krótka. Większość przedmiotów można znaleźć w domowych pojemnikach na śmieci; jeden przedmiot będzie wymagał szybkiego zamówienia online.

  • Pasek do lodów lub mały drewniany/plastikowy pasek.
  • Bateria 9 V i uchwyt terminala.
  • Przezroczysta taśma.
  • Szklanka wody.
  • Wotomierz.
  • Jedna stopa (około 30 cm) drutu niklowego pokrytego platyną (lub czystej platyny).

Drut jest tutaj wyjątkiem. Nikiel platerowany platyną kosztuje w Internecie około 15 dolarów. Nie jest to produkt niezbędny, ale niezbędny. Platyna działa jak katalizator. Bez tego magia się nie wydarzy.

Krok 1: Cięcie i nawijanie drutu

Weź tę samą stopę drutu. Pokrój go na dwa sześciocalowe kawałki (około 15 cm).

Teraz je zwiń. Potrzebujesz małych sprężyn. Staną się Twoimi elektrodami.

Użyj końca szczelinomierza, gwoździa, a nawet wieszaka na ubrania, aby mocno owinąć drut. Spiralny kształt zwiększa powierzchnię. Większa powierzchnia oznacza więcej reakcji. Więcej reakcji oznacza większe napięcie. To podstawowa fizyka, ale ma znaczenie.

Krok 2: Przygotowanie połączeń

Ta część wymaga cierpliwości.

Przetnij przewody uchwytu baterii na pół. Zdejmij izolację z nowych końcówek. Owiń goły drut wokół platynowych cewek.

Tworzysz most. Uchwyt akumulatora jest podłączony do cewek. Do cewek podłączone są także dwa inne przewody. Te pojedyncze przewody zostaną ostatecznie podłączone do woltomierza. Utrzymuj skręcone złącza w suchości. Cewki platynowe zanurzaj wyłącznie w wodzie.

Krok 3: Mocowanie konstrukcji

Przyklej cewki do patyczka do lodów. Przymocuj je bezpiecznie.

Następnie przyklej sztyft do krawędzi szklanki. Umieść cewki w wodzie. Powinny zwisać niemal na całej długości.

Oto główne ograniczenie: miejsca skręcenia drutów muszą znajdować się powyżej poziomu wody. Jeśli zamokną, spowoduje to zwarcie. Suche połączenia są koniecznością.

Krok 4: Podłączanie urządzenia

Podłącz czerwony przewód od elementu do dodatniego zacisku woltomierza. Podłącz czarny przewód do ujemnego (wspólnego) zacisku.

W tym momencie powinieneś zobaczyć zero woltów. Może niewielkie wahania, np. 0,01 V. To hałas. Ignoruj ​​go. Element znajduje się obecnie w trybie uśpienia.

Krok 5: Przebieg reakcji

Nadeszła ta chwila.

Przyłóż baterię 9 V do uchwytu. Nie musisz go zatrzaskować. Po prostu zetknij swoje kontakty ze sobą na sekundę.

Elektroliza rozpoczyna się natychmiast.

Tworzą się bąbelki. Wodór zbiera się na jednej elektrodzie. Tlen jest po drugiej stronie. Bateria dostarcza wodę do wody, rozszczepiając cząsteczki H2O.

Teraz wyjmij baterię.

Jeśli użyłbyś zwykłego drutu niklowego, napięcie spadłoby do zera. Reakcja ustanie. Gazy znikną. Ale użyłeś platyny.

Platyna jest katalizatorem. Nie jest spożywany. Obniża barierę energetyczną utrudniającą ponowne zjednoczenie wodoru i tlenu.

Reakcja hydrolizy jest odwrócona.

Na powierzchni platyny występują gazy. Zamieniają się z powrotem w wodę. W tym procesie uwalniają elektrony.

Igła woltomierza skacze. Teraz wytwarzasz energię elektryczną z wodoru i tlenu. Stworzyłeś ogniwo paliwowe.

Dlaczego to jest ważne

Łatwo odrzucić to jako projekt szkolnego festiwalu nauki. Ale zasady są identyczne z tymi, które napędzają ciężki sprzęt i statki kosmiczne.

Problemem nigdy nie była chemia. Chodziło o koszt i magazynowanie wodoru. Platyna jest droga. Efektywne magazynowanie gazu jest trudne. Ale dowód koncepcji jest niezaprzeczalny.

Właśnie zamieniłeś wodę w prąd.

Kontrola bezpieczeństwa i rzeczywistości

Kilka zastrzeżeń, zanim zaczniemy.

Pracuj w wentylowanym pomieszczeniu. Wodór jest łatwopalny. Tlen wspomaga spalanie. Tworzysz mieszaninę obu gazów. Na małą skalę tak, ale jednak. Nosić okulary ochronne. Z akumulatorem należy obchodzić się ostrożnie, aby zapobiec zwarciu.

Jak długo to trwa?

Nie na długo. Ilość wodoru i tlenu wytworzonego przez akumulator 9-woltowy w ciągu kilku sekund jest ograniczona. Po ponownym połączeniu gazów element przestanie wytwarzać energię. To wzmocnienie, a nie bateria.

Ale o to właśnie chodzi. To demonstracja potencjału.

Przyszłość energii to nie tylko poszukiwanie nowych źródeł. To także sposób, w jaki je przechowujemy i przekształcamy. A czasami trzeba to zobaczyć na własne oczy, żeby w to uwierzyć.

Woltomierz nadal pokazuje kilka miliwoltów. Bąbelki się uspokoiły. Eksperyment został zakończony. Pozostaje jednak pytanie: czy możemy to skalować bez rozbijania banku?

Zobaczymy.