Як зробити паливний елемент

Паливний елемент виробляє електричну енергію за рахунок хімічної реакції. Хоча такі елементи можуть використовувати як паливо спирт, бензин або метан, в специфічних областях, наприклад в космічній техніці, вони працюють на водні, виробляючи електрику в результаті реакції з киснем, при якій утворюється вода як побічний продукт. Щоб розібратися в принципах дії паливного елемента, ви можете зібрати простий елемент з наявних під рукою матеріалів. З даної статті ви дізнаєтеся, як це зробити.




Метод 1 з 2: Збірка паливного елемента

  1. 1

    Відріжте дві 15-ти сантиметрові (6 дюймів) смужки платинової або покритої платиною дроту. Платина не є поширеним матеріалом для виготовлення дроту, але ви зможете дістати її в магазині електроніки.

  2. 2

    Навійте дріт на тонкий металевий стрижень, надавши їй форму пружини. Дві платинові пружини послужать електродами для вашого паливного елемента.
    • Стрижнем для навивки може послужити цвях, викрутка, гачок для вішалки, щуп тестера і т.п.

  3. 3

    Візьміть дроти від 9-вольтової батарейки та послабити їх. Для цього ви можете купити батарейковому роз`єм, або скористатися не працюючим 9-вольтним транзисторним радіоприймачем.

  4. 4

    Очистіть кінці проводів від ізолюючого покриття.

  5. 5

    Прикріпіть зачищені кінці проводів до платинових електродів. Обмотайте кожен дріт навколо кінця електрода.

  6. 6

    Прикріпіть електроди скотчем до непроводящей планці, наприклад паличці для морозива. Електроди повинні звисати з планки в одну сторону.

  7. 7

    Покладіть планку на горлечко склянки з водою. При цьому електроди повинні зануритися у воду на більшу частину їх довжини, але місця з`єднання їх з дротом повинні знаходитися над поверхнею води. Під водою повинна бути лише платина. У разі необхідності можете прикріпити скотчем планку до склянки.

  8. 8

    Підключіть дроти від електродів до вольтметра. Вольтметр покаже вам електричний струм, який виникне при запуску вашого паливного елемента. Підключіть червоний дріт до позитивного, а чорний - до негативного входу вольтметра.
    • Хоча на даному етапі вольтметр повинен показувати 0, можливі і невеликі відхилення, наприклад 0,01 вольт.
    • Можете підключити також невелику лампочку від ліхтарика або світлодіод.

Метод 2 з 2: Запуск паливного елемента

  1. 1

    Доторкніться проводами від 9-вольтової батарейки до клем батарейки на 1-2 секунди. Це потрібно для того, щоб створити в ланцюзі початковий струм, який ініціює на електродах розпад молекул води на водень і кисень, з утворенням навколо електродів бульбашок газу. Цей процес називається електролізом, а вода служить електролітом.

  2. 2

    Приберіть батарейку. Розділені водень і кисень знову з`єднаються в молекулу води, вивільняючи у вигляді електрики енергію, витрачену раніше на розщеплення молекули. Платина електродів служить каталізатором, прискорюючи рекомбінацію водню і кисню в молекули води.


    • На самому початку створюване напруга може досягати двох вольт, але потім, у міру зникнення бульбашок водню воно падає, спочатку швидко, потім повільніше. Лампочка або світлодіод спочатку засвітяться досить яскраво, потім їх світло буде ставати все тьмяніше, і врешті-решт вони згаснуть.


Поради

  • Окремий паливний елемент виробляє малу кількість електроенергії, як в описаному вище прикладі. У промисловості використовують каскади елементів подібні першої батареї, створеної Алессандро Вольта в 1800.
  • Хоча в наведеному прикладі в якості електроліту ми використовували воду, в стандартних паливних елементах застосовують гідроксид калію (такий тип елементів використовувався в космічній програмі Аполлон), ортофосфорну кислоту, розплави карбонату натрію або магнію при високих температурах, або спеціальні полімери. Коефіцієнт корисної дії паливних елементів варіюється від 40 до 80%, залежно від використовуваного електроліту і конструкції елемента.

Попередження

  • При запуску паливного елемента тримайте його подалі від відкритого вогню та джерел тепла. Хоча кількість виділяється водню мало, цей газ надзвичайно вибухонебезпечний.

Що вам знадобиться

  • Платинова або покрита платиною нікелева дріт
  • Тонкий металевий стрижень (цвях, викрутка і т.п.)
  • Невелика дерев`яна або пластикова планка, наприклад паличка для ескімо
  • 9-вольтна батарейка
  • Роз`єм від 9-вольтової батарейки
  • Прозорий скотч
  • Стакан води
  • Вольтметр (або лампочка від ліхтарика, або світлодіод)