Як зробити паливний елемент

Паливний елемент виробляє електричну енергію за рахунок хімічної реакції. Хоча такі елементи можуть використовувати в якості палива 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.

Відео: саморобний повітряно-алюмінієвий паливний елемент, досліди

Метод 1 з 2: Збірка паливного елемента

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 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.

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 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.

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 3

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

Відео: Вугільний паливний елемент

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 4

Очистіть кінці проводів від ізолюючого покриття.

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 5

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

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 6

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

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 7

Покладіть планку на горлечко склянки з водою. При цьому електроди повинні зануритися в 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.

Підключіть дроти від електродів до вольтметру. 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.

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 8Bullet2

Метод 2 з 2: Запуск паливного елемента

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 9

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.

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 10

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 світ ставатиме все тьмяніше, і врешті-решт вони згаснуть.

Зображення з назвою Build a Fuel Cell Step 10Bullet1

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 і джерел тепла. Хоча кількість виробленого водню мало, цей газ надзвичайно вибухонебезпечний.