WIKI-VIGVÁRI

Hogyan működik az üzemanyagcella? Hogyan lehet vele hidrogént előállítani? Az üzemanyagcellás készlet ismereteket ad ennek az izgalmas témának minden aspektusáról. Az üzemanyagcellával és a kiegészítő szolár modullal érdekes további modellek építhetők a Profi Oeco Energy készlettel együtt. A Profi Oeco Energy készletben szereplő didaktikai tevékenység füzet segítséget nyújt. Minden kérdésére választ kap.

Fontos utasítások az üzemanyagcellás készlet használatához

A Fuel Cell készlet egy hosszabbító készlet. Szüksége lesz a Profi Oeco Energy készletre (cikkszám: 520400) az üzemanyagcella működtetéséhez és az ebben a használati útmutatóban leírt kísérletek elvégzéséhez is. Alternatív megoldásként használhatja a Profi Oeco Tech készletet is (cikkszám: 505284).

Tanácsadás felnőtt felügyelethez

- Ez a kísérletkészlet csak 10 év feletti gyermekek számára készült. - Az utasításoknak lehetővé kell tenniük a felnőttek számára, hogy felmérjék a kísérlet alkalmasságát az érintett gyermek számára.

- A kísérlet megkezdése előtt olvassa el ezeket az utasításokat, kövesse őket, és tartsa őket be. - Tartsa a kísérletkészletet kisgyermekektől elzárva. - Ne helyezzen vezetékeket az elektromos aljzatba. - Figyelem: Ne távolítsa el a védődiódát az üzemanyagcella csatlakozásai között! Megakadályozza az üzemanyagcellák helyrehozhatatlan károsodását, ha rövidzárlat lép fel a pozitív pólus (piros) és a negatív pólus (fekete) között, vagy ha a kábelek túlmelegednek. - Ne zárja rövidre az üzemanyagcellát (robbanásveszély)! - Figyelem: (Csatlakozási) hibák vagy jogosulatlan változtatások a szabadon álló felületek hőmérséklet-emelkedését okozhatják, amelyek meghaladhatják a megengedett határértékeket! - Az üzemanyagcella csak 3 V-ig terjedő közvetlen feszültséggel üzemeltethető. Soha ne csatlakoztasson más tápegységet, pl. 9 V fischertechnik. - Ne zárja rövidre az üzemanyagcella érintkezési pontjait. - Túl magas feszültség vagy rövidzárlat tönkre teheti az üzemanyagcella membránját. - Ne termeljen villamos energiát vagy hidrogént az inzcukciós kézikönyvben felsoroltaktól eltérő célokra. - Ne használjon, és ne tároljon több hidrogént, mint amennyit az üzemanyagcella tárolóhengerében elfér (kb. 20 ml). - Kerülje az üzemanyagcella folyamatos töltését.

Megfelelő használat

Az üzemanyagcellás készlet üzemanyagcellája csak a fischertechnik modellek üzemeltetésére használható.

- Az üzemanyagcella átalakítja az üzemanyag (pl. Hidrogén) kémiai energiáját elektromos árammá (áram). Az üzemanyag tehát nem energiatároló, hanem energiaátalakító.

Az üzemanyagcellákat például járművek vezetésére és az otthonok hőellátására használják.

Az üzemanyagcella két elektródból (anódból és katódból) áll, amelyeket elektrolitmembrán választ el egymástól.

Az elektródák fémből vagy szénből készülnek. Katalizátorral vannak bevonva, például platinával vagy palládiummal. Az üzemanyagcella belsejében hidrogén és oxigén reagálva víz képződik. Ez a reakció elektromos feszültséget eredményez a két elektróda között, amely például elektromos motor meghajtására használható.

Az üzemanyagcella készletben található üzemanyagcella egy úgynevezett reverzibilis üzemanyagcella. Ez azt jelenti, hogy az üzemanyagcellának a következő két funkciója van: - Egyrészt a reverzibilis üzemanyagcella úgynevezett elektrolizátorként használható, desztillált vízből hidrogén és oxigén előállítására. Ezt a folyamatot elektrolízisnek nevezzük. A hidrogént és az oxigént tároló palackokban tárolják. - Másrészt a reverzibilis üzemanyagcella felhasználható elektromos energia előállítására a tárolt hidrogén és a tárolt oxigén reakciójával.

1. Túlfolyó kamra, hidrogén oldalon
2. Hidrogén tároló palack
3. Dugók a szellőzőnyílásokhoz
4. Oxigéntároló henger
5. Negatív jack (fekete)
6. Védő dióda
7. Pozitív jack (piros)
8. Túlfolyó kamra, oxigén oldalon
9. Szintjel

Az üzemanyagcella feltöltése desztillált vízzel.

Helyezze az üzemanyagcellát egy lapos lemezre.

Ezután távolítsa el a két dugót (3) a szellőzőcsatornákból. Töltse fel a két tárolóhengert desztillált vízzel a szintjelzésig (9).

Vigyázat! Anyagi kár lehetséges:

A csapvíz és más folyadékok tartósan károsítják az üzemanyagcella membránját. A víz hozzáadásával az üzemanyagcellában lévő levegő a szellőzőnyílásokon keresztül távozik. Óvatosan ütögesse az üzemanyagcellát az asztalra, hogy a víz könnyebben áramolhasson a membrán és az áramgyűjtő fémlemezek körül. Adjon hozzá még egy kis vizet, csak annyit, hogy a víz a szellőzőnyílásokon keresztül távozzon, és ugyanakkor a túlfolyó kamrákban lévő víz elérje a szintjelet. Most a dugókkal visszazárhatja a szellőzőnyílásokat. Ügyeljen arra, hogy a tárolóhengerbe ne kerüljön levegő. Egy kis légbuborék nem okoz problémát, és figyelmen kívül hagyható. Ha az üzemanyagcellát hosszú ideig nem használták, várjon kb. 10 percet, hogy a membrán kellően meg legyen impregnálva.

Hidrogén és oxigén előállítása (elektrolízis)

Az üzemanyagcellát 1,8 és 3 volt közötti közvetlen feszültséggel kell ellátni.

Vigyázat! Anyagi kár lehetséges:

Ha a feszültség túl magas, tönkre teheti az üzemanyagcella membránját. Az üzemanyagcellát soha nem szabad 9 V-os fischertechnik tápegységhez csatlakoztatni. Az üzemanyagcella készletben található szolár modul két napelemet tartalmaz, amelyek sorba vannak kapcsolva. Terhelés nélkül a szolár modul maximális feszültsége 1,0 V. Mivel ez a feszültség nem elegendő az elektrolízishez, szüksége lesz egy másik szolár modulra a Profi Oeco Energy készletből.

Csatlakoztassa a két szolár modult (cikkszám: 146142) sorba, és csatlakoztassa őket az üzemanyagcellához (lásd az ábrát). A fényerősségtől függően a két szolár modul 1,6-2 volt feszültséget szolgáltat.

Tipp: Megvan a “Profi Oeco Tech” készlet? Ezután használhatja a szolár modult és az Üzemanyagcella készlet szolár modulját. Csatlakoztassa őket sorosan, és csatlakoztasson mindent az üzemanyagcellához (1x szolár modul cikkszám: 136239, 1x szolár modul cikkszám: 146142).

A hidrogén- és oxigéntermelés akkor kezdődik, amikor a szolár modulokat elegendő napfénnyel vagy megfelelő fényforrással megvilágítják. A gázokat a megfelelő tárolópalackokban tárolják. A vizet a hengerek fölötti túlfolyó kamrákba nyomják. Az üzemanyagcella teljesen “feltöltődik”, amikor a hidrogén-tároló hengerből (2) az összes vizet a túlfolyó kamrába préselik (1). Ez a folyamat a fényintenzitástól függően körülbelül 15-60 percig tart. Most leválaszthatja az üzemanyagcellát a szolár modulokról. Ez leállítja a hidrogén és az oxigén termelését.

Tipp: Ha a cella optimális teljesítményét szeretné elérni, engedje ki az összes levegőt az üzemanyagcellából. Ehhez addig folytassa a hidrogéntermelést, amíg az utolsó vizet ki nem préselik az oxigéntároló hengerből és a fölötte lévő túlfolyó kamrába.

Mérje meg, hogy egy bizonyos idő alatt mennyi hidrogén keletkezik a hidrogén és az oxigén termelése során. Mérje meg azt az időt, amely ahhoz szükséges, hogy a hidrogéntároló henger teljesen megteljen hidrogénnel (20 ml hidrogén). Figyelje meg a fény intenzitásának a szükséges időre gyakorolt hatását.

Ha nagy a fényintenzitás, akkor több hidrogén keletkezik ugyanabban az időben. Ha a fényintenzitás túl alacsony, egyáltalán nem keletkezik hidrogén. Ha 100W-os villanykörtét használsz fényforrásként, a szolár moduloktól 30 cm-re, kb. 15 percbe telik, amíg a hidrogéntároló henger teljesen megtelik gázzal.

Figyelje meg a két túlfolyó kamrában kiszorított vízmennyiséget, miközben hidrogén és oxigén keletkezik. Mit figyelhet meg?

Kétszer annyi hidrogén termelődik, mint oxigén. Miért? A víz (H2O) két hidrogén (h2) és oxigén (o2) vegyületeiből áll. Ezeket a vegyületeket vízmolekuláknak nevezzük. A vízmolekula két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll. Ha az elektrolízis során a molekula kettéválik, kétszer annyi hidrogénmolekula keletkezik, mint az oxigénmolekuláké.

Amint hidrogén és oxigén van a tárolóhengerekben, ezek reagálnak egymással, és az emelőkön 0,5–0,9 V elektromos feszültség keletkezik. Az üzemanyagcella 600 mA áramot szolgáltat, névleges teljesítménye 300 mW.

Kísérlet: Csatlakoztassa a Profi Oeco Energy készlet motorját (alternatívaként: Profi Oeco Tech) (Cikkszám: 69205) az üzemanyagcella aljzataihoz (lásd: az ábrán).

Mit látsz?

A motor forog. Az üzemanyagcella által generált elektromos energia hajtja.

Az üzemanyagcellát nem szabad vízzel feltöltve tárolni. Ezért miután befejezte a kísérleteket, vegye ki a dugókat a cellából, és öntse ki a vizet. Rázza meg az üzemanyagcellát, hogy teljesen kiürüljön. Ezután hagyja megszáradni.

Megjegyzések a környezetvédelemről:

Ne tegye a készülék elektromos és elektronikus alkatrészeit, például motorokat, lámpákat és érzékelőket a háztartási hulladékba. Élettartamuk végén adják át egy gyűjtőhelyre az elektromos és elektronikus eszközök újrafeldolgozásához. A terméken, a csomagoláson vagy az utasításokon található szimbólum ezt jelzi.

Felelősség

Kizárt a fischertechnik GmbH felelőssége azokért a károkért, amelyek abból adódtak, hogy a készletet nem az előírásoknak megfelelően használták.

A Profi Oeco Energy kit tevékenység füzete sok más izgalmas kísérletet tartalmaz, amelyeket elvégezhet a Fuel Cell készlettel. A megfelelő modelleket a Profi Oeco Energy szerelési útmutató ismerteti, illetve a Zöld Energia leírás

A kísérleteket és modelleket a Profi Oeco Tech készlet mutatja be, amelyekhez a Hydro Cell készlet szükséges. Ezeket a kísérleteket a Fuel Cell készlettel is elvégezheti. Az üzemanyagcellák és a szolár modulok telepítésekor azonban egy kicsit improvizálnia kell, mivel ezek különböző méretekkel és rögzítési lehetőségekkel rendelkeznek a Hydro Cell készlet alkatrészeihez.