Comment une pile à hydrogène Science Kit de voiture fonctionne!

Quelle meilleure façon d'amener les enfants et les adolescents s'intéressent à l'énergie et la physique d'autre alternative que d'un kit de la science de voiture à pile à combustible à hydrogène? Non seulement votre avenir scientifique ont bâtiment de plaisir à apprendre comment nous pouvons tirer de l'énergie de l'hydrogène, mais ils obtiennent un projet pratique de construction de voiture à hydrogène de travail. Vont-ils finir par devenir l'un des futurs scientifiques qui contribuent à faire de l'hydrogène une source d'énergie viable? L'utilisation d'un dispositif appelé une pile à combustible d'hydrogène PEM, comme ceux vendus par la science magasin pour les Stars, l'énergie chimique de l'hydrogène peut être convertie en énergie électrique que nous pouvons utiliser. PEM signifie Proton Exchange Membrane et est similaire à une batterie, qui convertit également l'énergie chimique en énergie électrique. Toutefois, une batterie dispose d'une quantité fixe de produits chimiques à l'intérieur et une pile à combustible d'hydrogène peut avoir continuellement l'hydrogène et de l'oxygène ajoutés à ce qui signifie pas de recharger ou de le jeter! Le PEM remonte à 1839 lorsque le physicien anglais William Robert Grove première démonstration de son "pile voltaïque de gaz." Ses expériences ont ouvert la voie à la pile à combustible PEM d'abord développé dans les années 1960 par General Electric qui fournit l'énergie électrique et d'eau potable à bord du vaisseau spatial Gemini carburant. d'hydrogène est un vaste champ ouvert de la science comme de nombreuses alternatives au modèle actuel de l'essence des véhicules sont à l'étude et expérimentées. Nous consommons des combustibles à base de pétrole conventionnels 100.000 fois plus vite qu'ils ne sont mis à disposition, ce qui soulève de nombreuses questions sur la durée de nos sources d'énergie classiques vont durer. La Chine, l'Inde et peut-être, seront bientôt dépasser les Etats-Unis dans les besoins énergétiques sens des énergies alternatives viables vont devenir encore plus important. Puissance de l'hydrogène pourrait être l'avenir? Mais avant d'arriver trop excité, il existe encore de nombreux obstacles à sauter avant que les voitures à hydrogène deviennent main-stream. Beaucoup des meilleurs scientifiques et ingénieurs du monde entier sont dans une course à surmonter un certain nombre de commercialisation et de problèmes techniques avec des piles à combustible à hydrogène et la plupart des constructeurs automobiles, dont Toyota, Ford, Honda et GM sont tous des recherches sur le potentiel de cette incroyable source d' énergie. La pile à combustible dans un kit de voiture à pile à combustible d'hydrogène est le même processus utilisé par les passagers des voitures à hydrogène qui seront disponibles pour nous d'acheter dans un proche avenir. Avec un /voiture électrique hybride d'hydrogène, tels que le Toyota Highlander SUV, vous seriez la tête de la station de remplissage d'hydrogène le plus proche et de remplir le réservoir avec de l'hydrogène gazeux (H2) à environ 10.000 livres par pouce carré. Comme vous conduisez autour, les batteries électriques sont appliqués par l'hydrogène /processus chimique en oxygène et régénératrice rupture (gaz courant /électriques hybrides utilisent également cette) pour recharger les batteries. La voiture elle-même fonctionne actuellement sur un moteur électrique. En fait, il ya actuellement des bus à hydrogène sur la route dans certains cities.So majeur comment fonctionne une pile à combustible à hydrogène? Les kits de voitures à pile à combustible contiennent une pile à combustible PEM réversible qui signifie Proton Exchange Membrane. Etant réversibles, la pile à combustible peut fonctionner à la fois comme un électrolyseur, la production d'hydrogène (H2) et l'oxygène (O2) de l'eau (H2O), et aussi en tant que pile à combustible (électrolyseur inverse) pour convertir de l'énergie chimique de l'hydrogène à l'électricité avec l' sous-produit étant de la vapeur d'eau et du premier coup d'oeil d 'heat.Let au processus de transformation de l'hydrogène (énergie chimique) en électricité pour alimenter notre voiture. C'est l'électrolyse inverse ou pile à combustible. La pile à combustible PEM se compose essentiellement de quatre composants, l'anode (électrode négative), la cathode (électrode positive), un catalyseur et un électrolyte. De l'hydrogène gazeux pompé dans l'anode frappe du catalyseur (une fine couche de platine) et se divise en protons d'hydrogène et d'électrons. Sur le côté opposé de la pile à combustible, de l'oxygène pénètre dans la cathode. Pris en sandwich entre l'anode et la cathode est une membrane électrolyte mince qui ressemble à une pellicule de plastique que vous pouvez trouver dans votre cuisine. Elle permet les protons chargés positivement de passer à travers de l'anode à la cathode, mais bloque les électrons chargés négativement qui sont forcés à s'écouler à travers un circuit externe afin de former un courant électrique. Au retour du courant électrique à partir de faire des travaux, tels que l'alimentation d'un moteur électrique, qui réagit avec les ions hydrogène et l'oxygène à la cathode pour former de l'eau et de la chaleur. ! Cela signifie pas d'émissions génératrices de smog ou de gaz à effet de serre Maintenant regardons l'électrolyseur - le processus de rupture d'eau (H2O) en hydrogène (H2) et l'oxygène (O2). Quand une charge chimique est appliqué à l'eau, la charge casse la liaison chimique entre l'hydrogène et de l'oxygène et crée des particules chargées appelées ions. Dans ce cas, les ions d'hydrogène chargés positivement et des ions chargés négativement sont formées. Un électrolyte, aussi appelé un conducteur électrolytique, est un milieu conducteur dans lequel la circulation du courant est accompagné par le mouvement de la matière dans la forme d'ions. Un électrolyseur a 2 électrodes où les ions forment. Une électrode, appelée anode, est chargé positivement, et attire les ions d'oxygène chargés négativement. L'autre électrode est appelée la cathode et attire les ions d'hydrogène chargés positivement. Mais pour briser les liens de l'eau nécessite energy.What rend combustible à hydrogène si attrayant? Comme mentionné précédemment, le seul sous-produit est l'eau, il n'y a donc pas de carbone ou d'autres émissions de nuire à l'environnement. Il est non-toxique, propre à utiliser, et détient beaucoup plus d'énergie par unité de poids que n'importe quel autre élément que nous connaissons. Il est également l'élément le moins complexe et le plus abondant de l'univers visible, donc nous savons que nous ne manquerons pas de sitôt! Et l'hydrogène pourraient un jour pouvoir non seulement nos maisons, mais même les petits appareils électroniques. Les limites ne sont dans notre minds.What sont les inconvénients? L'inconvénient majeur de véhicules à hydrogène est l'énergie nécessaire pour produire de l'hydrogène. Même si une voiture que fonctionne uniquement sur l'hydrogène n'émet pas de toute pollution, l'hydrogène que vous venez d'acheter pour remplir votre réservoir a dû être créée en utilisant l'électricité dans une certaine forme. Si le charbon, le pétrole ou usine à gaz créé l'énergie, puis le monoxyde de carbone a été créé pour produire l'hydrogène. Tout d'un voiture «verte» soudaine n'est pas si propre, est-il? Si vous utilisez un mélange hydrogène /essence hybride, vous utiliserez moins d'essence, mais vous souhaitez toujours utiliser le gaz. En outre, les piles à combustible PEM ne créent pas beaucoup d'énergie. Pour obtenir assez d'énergie pour alimenter une voiture, par exemple, les ingénieurs doivent empiler des centaines de piles à combustible ainsi que dans une série. Cela signifie un système plus complexe avec plus de moyens pour quelque chose à se décomposer. Et combien êtes-vous prêt à payer pour une voiture à hydrogène? Parce que la technologie est tellement voitures neuves et d'hydrogène ne sont pas produites en masse, le seul prix sera trop pour l'Américain moyen pour permettre, au moins dans un avenir proche. Disponibilité des stations-service est une autre question. Il sera très coûteux à installer des stations de remplissage d'hydrogène au même degré que nous avons actuellement des stations d'essence. Actuellement, les endroits les plus faciles à trouver une station de remplissage d'hydrogène se trouve à Orange County, en Californie, le comté de Westchester, New York ou Washington, DC parcourir plus d'un centaine de miles à l'extérieur de ces zones et vous pouvez obtenir échoué. Voici quelques-unes des questions qui attendent d'être résolus par un futur progrès de scientist.What doivent y être faits? Beaucoup! Les entreprises automobiles se penchent sur la création de l'hydrogène sans utiliser de sources d'émission de carbone, comme les centrales au charbon. L'énergie solaire est une considération objet d'une enquête. Toutefois, les panneaux solaires sont actuellement pas très efficace (un autre grand domaine scientifique de l'étude), mais seraient une source renouvelable d'énergie propre pour produire de l'hydrogène, si cela peut être fait à moindre coût et plus efficacement. Il est beaucoup avancement être réalisés dans la conception de la pile elle-même. Honda résolu simplement un problème de ré-orientation de la position de la pile à combustible. Traditionnellement, les piles à combustible ont été placés à plat sous le plancher de la voiture qui signifiait l'eau créé comme un sous-produit devait être agressive pompé hors de la pile à combustible utilisant plus d'énergie. La voiture à hydrogène FCX de Honda dispose d'une pile à combustible orienté verticalement, ce qui permet la gravité pour faire beaucoup de travail et l'économie d'énergie. N'était-ce pas une bonne idée? La taille et l'efficacité des moteurs à hydrogène est un autre domaine où des améliorations futures seront importants ainsi que de meilleures façons de refroidir les engine.As vous pouvez le voir il ya beaucoup de possibilités dans le domaine de la science du développement de la pile à combustible à hydrogène, et c'est une très sujet intéressant. Bien que ce résultat puisse sembler compliqué, il devient beaucoup plus facile à comprendre quand vous construisez, les mains sur le modèle de voiture à pile à combustible réelle. Hydrogène kits de voitures à pile à combustible sont très populaires pour les enfants à partir d'environ 10 ans et plus et sont de grands projets d'expo-sciences. Même de nombreux adultes les trouvent fascinant et ils sont un moyen fantastique de participer à un projet avec votre enfant. Et si elles deviennent le prochain grand savant ou non, c'est juste une façon amusante d'apprendre les sciences
Par: BamaCat