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Traduzido
Bateria de gás de Grove
Todas as pilhas anteriores a esta carregavam o seu próprio combustível. A pilha de Volta comia os seus discos de zinco; a pilha de Daniell comia uma barra de zinco e uma solução de sulfato de cobre. Acabado o metal, acabava a pilha, e a única maneira de obter mais energia era construir uma pilha maior.
Em 1839 William Robert Grove, um advogado que fazia física nos tempos livres, relatou outra coisa na Philosophical Magazine. Mergulhou até meio duas lâminas de platina em ácido sulfúrico diluído e fechou a metade superior de uma em hidrogénio e a da outra em oxigénio. A pilha dava cerca de um volt sem qualquer metal consumível lá dentro: a platina ficava intacta e o que se consumia era o gás. Empilhou cinquenta delas naquilo a que chamou uma bateria voltaica de gás e usou-a para eletrolisar água, correndo a reação ao contrário consigo mesma.
É toda a ideia de uma célula de combustível, e chegou cento e vinte anos antes de alguém a poder usar. A razão está no terceiro passo: a reação só pode acontecer ao longo da linha onde gás, líquido e catalisador se encontram, e num fio de platina liso essa linha é ínfima. As pilhas de Grove davam boa tensão e quase nenhuma corrente. Tudo o que veio depois — o negro de platina, as placas porosas de Mond e Langer, os elétrodos de níquel pressurizados de Bacon, a pilha de membrana moderna — é um ataque a esse único problema geométrico.
Grove nunca a patenteou. Publicou-a, numa carta, e passou a discutir a conservação da energia.
Intermediário
45 minutos
Instruções
1
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Construir as duas semicélulas de gás
Construir as duas semicélulas de gás
Encha até meio um copo de 250 ml com ácido sulfúrico 1 M (dilua 55 ml de ácido a 50% até 500 ml, o ácido SOBRE a água, com óculos e luvas).
Encha dois tubos de ensaio com o mesmo ácido, inverta-os dentro do copo sem deixar entrar ar e prenda-os de boca para baixo. Passe um fio de platina pelo interior de cada tubo, de modo que a ponta de baixo fique no líquido e a de cima no topo vazio do tubo.
Materiais para este passo:
Sulfuric Acid - 50%60 ml
Platinum Wire2 peças
Distilled Water (Lab Grade)500 mlFerramentas necessárias:
Borosilicate Beaker
Test Tube Set
Lab Safety Goggles (Chemical Splash)
Chemical-Resistant Gloves
Lab Stand & Clamp Set2
2
Carregá-la com o seu próprio gás e depois lê-la
Carregá-la com o seu próprio gás e depois lê-la
Ligue os dois fios de platina a uma fonte de 3 V durante 60 segundos. O gás junta-se no topo dos tubos: hidrogénio no fio negativo, oxigénio no positivo, cerca do dobro de hidrogénio.
Desligue a fonte e coloque o multímetro diretamente entre esses dois fios. Leia a tensão em circuito aberto a cada 30 s durante cinco minutos e registe-a. Depois carregue com 1 kOhm e leia de novo a tensão: a corrente é essa tensão dividida por 1000.
Ferramentas necessárias:
Adjustable Bench Power Supply
Digital Multimeter - Lab Grade
Alligator Clip Test Leads
1/4W Resistor Kit
Stopwatch3
3
Descobrir o que a está a estrangular
Descobrir o que a está a estrangular
A sua pilha mantém uma tensão decente e entrega uma corrente miserável. Esse é o próprio resultado de Grove, e tem quatro causas possíveis. Teste-as por esta ordem: cada teste muda uma coisa, e a resposta nomeia o estrangulamento.
Flow
Loading...
Ferramentas necessárias:
Digital Multimeter - Lab Grade4
4
O volt que não se pode ultrapassar
O volt que não se pode ultrapassar
Loading Jupyter Notebook...
Ferramentas necessárias:
Desktop Computer5
5
História e contexto
História e contexto
O que Grove publicou (1839, Philosophical Magazine sér. 3 vol. 14): dois elétrodos de platina, ácido sulfúrico diluído, hidrogénio sobre um e oxigénio sobre o outro, cerca de um volt por elemento, cinquenta em série. Nunca foi pedida patente. O nome célula de combustível não é dele: Ludwig Mond e Carl Langer criaram-no em 1889 para uma versão com placas porosas e uma matriz a segurar o eletrólito.
Especificação moderna de construção (derivada, não a de Grove): ácido sulfúrico 1 M em vez da concentração que não indicou, fio de platina em vez de lâminas, e uma fonte de bancada em vez de uma segunda bateria para fazer o gás. A química é a mesma.
Porque esperou: a platina era o único catalisador utilizável e a reação só corre onde gás, ácido e metal se tocam. Francis Bacon passou de 1932 a 1959 a substituir a platina por níquel poroso sob pressão e chegou a 5 kW; foi essa máquina, e não a de Grove, o antepassado das células que voaram na Apollo. A leitura honesta de Grove é que provou um princípio e deixou a engenharia em aberto durante um século.
Materiais
3- Sulfuric Acid - 50%10% de comissão60 mlReferência
- Platinum Wire100% de comissão2 peçasReferência
- Distilled Water (Lab Grade)10% de comissão500 mlReferência
Ferramentas necessárias
11- Borosilicate Beaker10% de comissãoReferência
- Test Tube Set10% de comissãoReferência
- Lab Safety Goggles (Chemical Splash)10% de comissãoReferência
- Chemical-Resistant Gloves10% de comissãoReferência
- Lab Stand & Clamp Set10% de comissãoReferência
- Referência
- Digital Multimeter - Lab Grade10% de comissãoReferência
- Alligator Clip Test Leads10% de comissãoReferência
- 1/4W Resistor Kit10% de comissãoReferência
- Desktop Computer100% de comissãoReferência
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