Добування H2 і O2 та вольт-амперна характеристика електролізера PEM з ADM3

Схема досліду

Зберігання водню дає змогу зберігати й енергію, що міститься в газі, а отже, є альтернатива до звичайних акумуляторів. Способів зберігання водню дуже багато, і вони дуже різні. Найпростіший варіант - посудина, яка змінює свій об'єм, наприклад повітряна кулька. Вада - дуже великий потрібний простір, залежно від кількості газу. Тому існують, наприклад, сховища стисненого водню, у яких газ сильно стискають і часто ще й додатково охолоджують. За дуже сильного охолодження (нижче -250°C) водень можна зберігати й у рідкому стані. Крім того, водень можна зберігати в різних зв'язаних формах або в пористих кристалічних структурах, найчастіше металах.

Попередні знання

Учні мають бути обізнані з принципом електролізу.

Принцип

За допомогою електролізера PEM (proton exchange membrane) воду можна розділити на водень і кисень, не застосовуючи лугів чи кислот. У цьому досліді спершу визначають, у якому співвідношенні утворюються обидва гази. У другій частині досліду визначають вольт-амперну характеристику електролізера PEM.

Навчальна мета

Учні мають зрозуміти, як за допомогою електролізу можна розділити воду на водень і кисень.

Завдання

1. Скористайся електролізером, щоб добути водень і кисень.

2. Досліди відповідну вольт-амперну характеристику PEM.

• Працювати в захисних окулярах.
• Щодо H- і P-фраз звертайтеся, будь ласка, до відповідних паспортів безпеки.
• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Зберігання водню дає змогу зберігати й енергію, що міститься в газі, а отже, є альтернатива до звичайних акумуляторів. Способів зберігання водню дуже багато, і вони дуже різні. Найпростіший варіант - посудина, яка змінює свій об'єм. Наприклад, повітряна кулька. Вада - дуже великий потрібний простір, залежно від кількості газу. Тому існують, наприклад, сховища стисненого водню, у яких газ сильно стискають і часто ще й додатково охолоджують. За дуже сильного охолодження (нижче -250°C) водень можна зберігати й у рідкому стані. Крім того, водень можна зберігати в різних зв'язаних формах або в пористих кристалічних структурах, найчастіше металах.

Електромобіль на зарядній станції

• Скласти електричне коло для електролізера за рис. 1.
• Блок живлення вимкнено.
• Звернути увагу на полярність електролізера PEM.
• Обидва резервуари для зберігання газу поставити праворуч і ліворуч від електричного кола та з'єднати з електролізером PEM силіконовими шлангами (рис. 2).

Рис. 1: схема досліду

• До вільного кінця кожного з двох резервуарів для зберігання газу приєднати ще один силіконовий шланг і закрити його затискачем для шланга.
• Резервуари для зберігання газу наповнити дистильованою водою трохи нижче за верхню позначку (рис. 3).
• Тримати шланги вгору й відкрити затискачі для шлангів, щоб вода перетекла в нижню частину резервуарів для газу.
• Закрити затискачі для шлангів.

Рис. 2: з'єднання резервуарів для зберігання газу

• Між блоком живлення й електролізером увімкнути послідовно один ADM3.
• Другий ADM3 увімкнути паралельно до електролізера, щоб виміряти спад напруги.

Рис. 3: наповнення резервуарів для зберігання газу

Частина досліду 1: добування водню й кисню

• Запиши, чи є вже газ у резервуарах і скільки його.
• На блоці живлення встановити напругу 0 В і обмеження струму 2 А.
• Увімкнути блок живлення.
• Повільно підвищувати напругу до 4 В і водночас спостерігати за електролізером і резервуарами для зберігання газу.
• Зачекати, доки один із двох резервуарів для зберігання газу повністю заповниться газом.

• Встановити на блоці живлення 0 В і вимкнути його.
• Записати кількість газу в обох резервуарах для зберігання газу.
• Відкрити затискачі для шлангів, щоб вода перетекла назад у резервуари для зберігання газу.
• Закрити затискачі для шлангів.