Как создать работающий водородный топливный элемент в домашних условиях

Вам не нужен лабораторный халат или грант на миллион долларов, чтобы увидеть чистую энергию в действии. Вам просто нужна палочка для эскимо, немного провода и готовность поэкспериментировать с 9-вольтовой батарейкой.

Водородные топливные элементы — это «святой Грааль» возобновляемой энергетики. Они вырабатывают электричество с нулевым уровнем выбросов — единственным продуктом реакции является вода. Мы видим их в футуристических автобусах и дорогих концепт-карах, но химия этого процесса достаточно проста, чтобы воспроизвести её на своей кухонной столешнице.

Это не просто фокус для вечеринки. Это наглядная демонстрация того, как мы можем обеспечить энергией наше будущее. И, что удивительно, вы можете собрать работающую модель всего за десять минут.

Необходимые материалы

Список короткий. Большинство предметов найдутся в бытовых закромах; один предмет потребует быстрой онлайн-заказки.

• Палочка для эскимо или небольшая деревянная/пластиковая планка.
• 9-вольтовая батарейка и клемма-держатель.
• Прозрачный скотч.
• Стакан воды.
• Вольтметр.
• Одна фут (около 30 см) никелевой проволоки с платиновым покрытием (или чистой платины).

Проволока здесь выступает исключением. Никель с платиновым покрытием стоит около 15 долларов в интернете. Это не совсем продукт первой необходимости, но он необходим. Платина действует как катализатор. Без неё магия не произойдет.

Шаг 1: Нарезка и намотка проволоки

Возьмите ту самую футу проволоки. Разрежьте её на две части по шесть дюймов (около 15 см).

Теперь намотайте их. Вам нужны маленькие пружинки. Они станут вашими электродами.

Используйте конец измерительного щупа, гвоздь или даже вешалку для одежды, чтобы плотно обмотать проволоку. Спиральная форма увеличивает площадь поверхности. Большая площадь поверхности означает больше реакций. Больше реакций означает больше напряжения. Это базовая физика, но она имеет значение.

Шаг 2: Подготовка соединений

Эта часть требует терпения.

Разрежьте провода на держателе батарейки пополам. Снимите изоляцию с новых концов. Обмотайте оголенный провод вокруг ваших платиновых катушек.

Вы создаете мост. Держатель батарейки подключается к катушкам. К катушкам также подключаются два других провода. Эти отдельные провода в конечном итоге подключатся к вашему вольтметру. Держите скрученные соединения сухими. Погружайте в воду только платиновые катушки.

Шаг 3: Крепление конструкции

Приклейте катушки к палочке для эскимо. Надежно закрепите их.

Затем приклейте палочку к краю стакана. Опустите катушки в воду. Они должны свисать почти на всю свою длину.

Вот главное ограничение: места скрутки проводов должны оставаться выше уровня воды. Если они намокнут, вы создадите короткое замыкание. Сухие соединения — обязательное условие.

Шаг 4: Подключение прибора

Подключите красный провод от элемента к положительному терминалу вольтметра. Подключите черный провод к отрицательному (общему) терминалу.

На этом этапе вы должны увидеть ноль вольт. Возможно, небольшое колебание вроде 0,01 В. Это шум. Игнорируйте его. Элемент в данный момент находится в спящем режиме.

Шаг 5: Запуск реакции

Наступил этот момент.

Прикоснитесь 9-вольтовой батарейкой к держателю. Вам не нужно защелкивать её. Просто прикоснитесь контактами друг к другу на секунду.

Электролиз начинается немедленно.

Образуются пузырьки. Водород собирается на одном электроде. Кислород — на другом. Батарейка подает электричество в воду, расщепляя молекулы H2O.

Теперь уберите батарейку.

Если бы вы использовали обычную никелевую проволоку, напряжение снова упало бы до нуля. Реакция остановится. Газы уйдут. Но вы использовали платину.

Платина является катализатором. Она не расходуется. Она снижает энергетический барьер для воссоединения водорода и кислорода.

Реакция гидролиза обращается вспять.

Газы встречаются на поверхности платины. Они превращаются обратно в воду. И в этом процессе они высвобождают электроны.

Стрелка вольтметра подпрыгивает. Теперь вы вырабатываете электричество из водорода и кислорода. Вы создали топливный элемент.

Почему это важно

Легко отмахнуться от этого как от школьного проекта для научной ярмарки. Но принципы идентичны тем, что питают тяжелую технику и космические аппараты.

Проблема никогда не заключалась в химии. Она заключалась в стоимости и хранении водорода. Платина дорога. Эффективно хранить газ сложно. Но доказательство концепции неоспоримо.

Вы только что превратили воду в электричество.

Техника безопасности и проверка реальности

Несколько оговорок перед началом.

Работайте в проветриваемом помещении. Водород горюч. Кислород поддерживает горение. Вы создаете смесь обоих газов. В малых масштабах, да, но все же. Наденьте защитные очки. Обращайтесь с батарейкой осторожно, чтобы предотвратить короткое замыкание.

Как долго это работает?

Недолго. Количество водорода и кислорода, генерируемое 9-вольтовой батарейкой за несколько секунд, ограничено. Как только газы воссоединятся, элемент перестанет вырабатывать мощность. Это импульс, а не батарея.

Но в этом и суть. Это демонстрация потенциала.

Будущее энергетики — это не только поиск новых источников. Это еще и то, как мы их храним и преобразуем. И иногда нужно увидеть это своими глазами, чтобы поверить.

Вольтметр все еще показывает несколько милливольт. Пузырьки осели. Эксперимент завершен. Но вопрос остается: сможем ли мы масштабировать это, не разоряя бюджет?

Увидим.