Cách tạo pin nhiên liệu hydrogen đơn giản

(H2N2)-Pin nhiên liệu là một thiết bị chuyển hóa nhiên liệu như khí hydro, rượu, xăng, hay khí metan trực tiếp thành dòng điện. Pin nhiên liệu hydrogen tạo ra được dòng điện mà không gây ra bất kỳ sự ô nhiễm nào, vì sản phẩm tạo ra là nước tinh khiết. Pin nhiên liệu hydrogen được sử dụng cho tàu du hành vũ trụ và các ứng dụng kỹ thuật cao khác hay những nơi cần tránh sự ô nhiễm, hay nơi cần nguồn năng lượng có hiệu quả cao.Bạn có thể tạo được một pin nhiên liệu chỉ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cách tạo pin nhiên liệu hydrogen đơn giảnCách tạo một pin nhiên liệu hydrogen đơn giản(H2N2)-Pin nhiên liệu là một thiết bị chuyển hóa nhiên liệu như khí hydro, rượu,xăng, hay khí metan trực tiếp thành dòng điện. Pin nhiên liệu hydrogen tạo ra đượcdòng điện mà không gây ra bất kỳ sự ô nhiễm nào, vì sản phẩm tạo ra là nước tinhkhiết. Pin nhiên liệu hydrogen được sử dụng cho tàu du hành vũ trụ và các ứng dụngkỹ thuật cao khác hay những nơi cần tránh sự ô nhiễm, hay nơi cần nguồn năng lượngcó hiệu quả cao.Bạn có thể tạo được một pin nhiên liệu chỉ với 10 phút trong nhà bếp và thấy được khíhydro và khí oxy kết hợp với nhau như thế nào để tạo thành năng lượng điện sạch.Để làm một pin nhiên liệu chúng ta cần:- Một dây Nickel phủ Platin, hay platin nguyên chất.- Một que kem, một mảnh gỗ, hay một mảnh nhựa hình chữ nhật.- Một đầu kẹp pin 9 vol.- Một pin 9 vol.- Một vài mảnh băng keo trong suốt.- Một ly thủy tinh.- Một vol kế.- Dây điện.Đầu tiên cắt dây platin thành hai dây nhỏ chiều dài khoảng 10 cm, xoắn 2 dây nàythành hai cuộn xoắn nhỏ để làm điện cực cho pin nhiên liệuKế tiếp, Gọt bỏ phần nhựa bên ngoài ở đầu còn lại của hai dây dẫn nối với đầu kẹppin. Nối hai đầu này vào hai cuộn platin. Hai dây điện khác được nối từ hai cuộnPlatin ra và đầu còn lại nối vào vol kế.Hai điện cực được dán dính cứng vào thanh gỗ. Cuối cùng thanh gỗ được đặt lên trên,nằm ngang và được dán cứng vào ly nước, sao cho hai điện cực bị ngập trong nướcgần hết chiều dài của chúng. Dây điện nối với hai cuộn điện cực phải không đượcchạm mặt nước, chỉ có phần mạ platin tiếp xúc với nước. Nối dây màu đỏ vào đầu cựcdương của vol kế, và dây màu đen nối với đầu âm của vol kế. Giá trị trên vol kế sẽbáo là zero, hay trường hợp có thể giá trị dao động lên một chút như 0.01 V.Quá trình làm pin nhiên liệu hoàn tất, Để vận hành pin nhiên liệu ta cần phải có nhữngbọt khí hydro bám vào một điện cực, và khí oxy bám vào một điện cực khác. Để làmđược như vậy một phương pháp rất đơn giản được tiến hành như sau. Chúng ta đặt haiđầu cực của pin 9 vol vào đầu kẹp của chúng (không cần phải gắn cứng vào, do chỉcần cho tiếp xúc khoảng vài giây). Gắn Pin vào đầu kẹp thì nước tiếp xúc với các điệncực platin bị phân ly thành khí hydro và khí oxy, quá trình này gọi là điện phân. Cóthể thấy những bọt khí nhỏ được sinh ra ở các điện cực khi pin được gắn vào.Bây giờ gỡ bỏ pin ra. Nếu không có lớp phủ platin thì giá trị trên vol kế sẽ trở về zero,do đã gỡ Pin ra. Nhưng ở đây khi gỡ Pin ra thì giá trị trên vol kế vẫn hiển trị, do Platinkim loại như là chất xúc tác, cho phép hydrogen và oxygen kết hợp với nhau. Quátrình phản ứng sẽ đảo ngược trở lại. Thay vì cung cấp điện để phân ly nước, thì bâygiờ hydrogen và oxygen kết hợp lại tạo thành dòng điện và nước.Chúng ta bắt đầu có giá trị hơn 2 vol của pin nhiên liệu. Những bọt khí hòa tan trongnước được sử dụng để phản ứng. Điện thế của pin nhiên liệu ban đầu giảm nhanh vàdần dần giảm chậm lại sau thời gian khoảng 1 phút.Giá trị thế nhỏ và giảm chậm là do những bọt khí còn sót lại lở lửng trong nước tạo rađiện. Quá trình trên chúng ta đã chuyển năng lượng điện 9 vol thành các bọt khí hydrovà oxy. Đây là quá trình nạp điện. Chúng ta có thể lấy các bọt khí hydro và oxy từ cácnguồn khác để có được dòng điện. Chúng ta có thể sản xuất khí hydro và oxy từnguồn năng lượng mặt trời vào ban ngày. Sau đó dự trữ chúng và sử dụng để tạo dòngđiện vào ban đêm. Chúng ta cũng có thể dự trữ khí hydro trong các bình khí nén trênxe hơi chạy bằng năng lượng điện. Chúng ta có hai quá trình: điện phân nước tạo khíhydro và khí oxy, và kết hợp trở lại của hai khí này để tạo thành điện.Quá trình điện phân nướcĐiện cực nối với đầu âm của pin cung cấp electron. Điện cực âm sẽ cho 4 electron kếthợp với 4 phân tử nước tạo thành 2 phân tử hydrogen và 4 ion OH-.Những bọt khí hydro và ion âm OH- di chuyển ra khỏi điện cực và đi vào lòng chấtlỏng. Ở điện cực khác, điện cực nối với đầu dương của Pin, điện cực nhiễm điệndương và thiếu electron, nên lấy electron từ phân tử nước, tạo ra ion dương H+ vàphân tử khí oxy. Bọt khí Oxy và ion H+ rời khỏi điện cực và di chuyển vào lòng chấtlỏng.Proton ( ion H+) kết hợp với OH- tạo thành lại phân tử nướcQuá trình tạo dòng điệnKhi Pin được lấy ra, các phân tử Hydrogen dưới dạng các bọt khí tiến đến điện cực,vỡ ra và xảy ra phản ứng với xúc tác Platin tạo ra H+ (proton) và các electron.Ở điện cực còn lại, phân tử oxygen chứa trong các bọt khí tiến đến bề mặt điện cực,dưới xúc tác Platin và Oxygen sẽ nhận electron đồng thời kết hợp với H+ trong nước (mới vừa được tạo thành) tạo thành phân tử nước.Điện cực oxygen sẽ mất 2 electron cho mỗi phân tử khí Oxy. Điện cực Hydrogen sẽnhận 2 electron cho mỗi phân tử khí hydro. Electron ở điện cực hydrogen sẽ chạy sangđiện cực oxygen, và tạo thành dòng điện trên dây dẫn nối hai điện cực. Trên dây dẫnnối các thiết bị tiêu thụ điện như đèn hay vol kế. Quá ...