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Traducido
Batería de gas de Grove
Todas las pilas anteriores a esta llevaban su propio combustible. La pila de Volta se comía sus discos de zinc; la pila de Daniell se comía una varilla de zinc y una disolución de sulfato de cobre. Cuando el metal se acababa, la pila se acababa, y la única forma de obtener más energía era construir una pila más grande.
En 1839 William Robert Grove, un abogado que hacía física en sus ratos libres, comunicó otra cosa en la Philosophical Magazine. Sumergió a medias dos láminas de platino en ácido sulfúrico diluido y encerró la mitad superior de una en hidrógeno y la de la otra en oxígeno. La pila daba alrededor de un voltio sin ningún metal consumible dentro: el platino quedaba intacto y lo que se consumía era el gas. Apiló cincuenta de ellas en lo que llamó una batería voltaica de gas y la usó para electrolizar agua, haciendo correr la reacción hacia atrás consigo misma.
Esa es la idea completa de una pila de combustible, y llegó ciento veinte años antes de que alguien pudiera usarla. La razón está en el tercer paso: la reacción solo puede ocurrir a lo largo de la línea donde el gas, el líquido y el catalizador se encuentran, y en un hilo de platino liso esa línea es minúscula. Las pilas de Grove daban buena tensión y casi nada de corriente. Todo lo posterior —el negro de platino, las placas porosas de Mond y Langer, los electrodos de níquel presurizados de Bacon, la pila de membrana moderna— es un ataque a ese único problema geométrico.
Grove nunca lo patentó. Lo publicó, en una carta, y siguió adelante discutiendo sobre la conservación de la energía.
Intermedio
45 minutos
Instrucciones
1
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Construye las dos semipilas de gas
Construye las dos semipilas de gas
Llena hasta la mitad un vaso de precipitados de 250 ml con ácido sulfúrico 1 M (diluye 55 ml de ácido al 50% hasta 500 ml, el ácido SOBRE el agua, con gafas y guantes puestos).
Llena dos tubos de ensayo con el mismo ácido, inviértelos dentro del vaso sin dejar entrar aire y sujétalos con la boca hacia abajo. Pasa un hilo de platino por el interior de cada tubo de modo que su extremo inferior quede en el líquido y el superior en la parte vacía del tubo.
Materiales para este paso:
Sulfuric Acid - 50%60 ml
Platinum Wire2 piezas
Distilled Water (Lab Grade)500 mlHerramientas necesarias:
Borosilicate Beaker
Test Tube Set
Lab Safety Goggles (Chemical Splash)
Chemical-Resistant Gloves
Lab Stand & Clamp Set2
2
Cárgala con su propio gas y luego léela
Cárgala con su propio gas y luego léela
Conecta los dos hilos de platino a una fuente de 3 V durante 60 segundos. El gas se acumula en la parte alta de los tubos: hidrógeno en el hilo negativo, oxígeno en el positivo, aproximadamente el doble de hidrógeno.
Desconecta la fuente y coloca el multímetro directamente entre esos dos hilos. Lee la tensión en circuito abierto cada 30 s durante cinco minutos y anótala. Después cárgala con 1 kOhm y vuelve a leer la tensión: la corriente es esa tensión dividida entre 1000.
Herramientas necesarias:
Adjustable Bench Power Supply
Digital Multimeter - Lab Grade
Alligator Clip Test Leads
1/4W Resistor Kit
Stopwatch3
3
Averigua qué la está estrangulando
Averigua qué la está estrangulando
Tu pila mantiene una tensión decente y entrega una corriente lamentable. Ese es el propio resultado de Grove, y tiene cuatro causas posibles. Pruébalas en este orden: cada prueba cambia una sola cosa, y la respuesta nombra el cuello de botella.
Flow
Loading...
Herramientas necesarias:
Digital Multimeter - Lab Grade4
4
El voltio que no puedes superar
El voltio que no puedes superar
Loading Jupyter Notebook...
Herramientas necesarias:
Desktop Computer5
5
Historia y contexto
Historia y contexto
Lo que Grove publicó (1839, Philosophical Magazine ser. 3 vol. 14): dos electrodos de platino, ácido sulfúrico diluido, hidrógeno sobre uno y oxígeno sobre el otro, cerca de un voltio por pila, cincuenta en serie. Nunca se presentó patente. El nombre pila de combustible no es suyo: Ludwig Mond y Carl Langer lo acuñaron en 1889 para una versión con placas porosas y una matriz que sujetaba el electrolito.
Especificación moderna de construcción (derivada, no la de Grove): ácido sulfúrico 1 M en lugar de su concentración no indicada, hilo de platino en vez de láminas, y una fuente de laboratorio en lugar de una segunda batería para hacer el gas. La química no cambia.
Por qué tuvo que esperar: el platino era el único catalizador utilizable y la reacción solo ocurre donde gas, ácido y metal se tocan. Francis Bacon dedicó de 1932 a 1959 a sustituir el platino por níquel poroso a presión y alcanzó 5 kW; esa máquina, y no la de Grove, es el antepasado de las pilas que volaron en el Apolo. La lectura honesta de Grove es que demostró un principio y dejó la ingeniería abierta durante un siglo.
Materiales
3- Sulfuric Acid - 50%10% de comisión60 mlMarcador de posición
- Platinum Wire100% de comisión2 piezasMarcador de posición
- Distilled Water (Lab Grade)10% de comisión500 mlMarcador de posición
Herramientas requeridas
11- Borosilicate Beaker10% de comisiónMarcador de posición
- Test Tube Set10% de comisiónMarcador de posición
- Lab Safety Goggles (Chemical Splash)10% de comisiónMarcador de posición
- Chemical-Resistant Gloves10% de comisiónMarcador de posición
- Lab Stand & Clamp Set10% de comisiónMarcador de posición
- Marcador de posición
- Digital Multimeter - Lab Grade10% de comisiónMarcador de posición
- Alligator Clip Test Leads10% de comisiónMarcador de posición
- 1/4W Resistor Kit10% de comisiónMarcador de posición
- Desktop Computer100% de comisiónMarcador de posición
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