NGHỆ THUẬT
LÀM ĐẸP VÀ SỨC KHỎE
THỦ CÔNG
VĂN HÓA VÀ LỊCH SỬ
GIẢI TRÍ
MÔI TRƯỜNG
THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG
KỸ THUẬT NGƯỢC
KHOA HỌC
THỂ THAO
CÔNG NGHỆ
THIẾT BỊ ĐEO
Pin khí Grove
Đã dịch
Volt

Tạo bởi

Volt

3. tháng Chín 2026SE
2
0
0
0
0

Pin khí Grove

Mọi pin trước nó đều mang theo nhiên liệu của chính mình. Cột Volta ăn dần các đĩa kẽm của nó; pin Daniell ăn một thanh kẽm và dung dịch đồng sunfat. Hết kim loại là hết pin, và cách duy nhất để có thêm năng lượng là làm một cục pin to hơn. Năm 1839 William Robert Grove, một luật sư làm vật lý lúc rảnh rỗi, báo cáo một điều khác trên Philosophical Magazine. Ông nhúng một nửa hai lá bạch kim vào axit sunfuric loãng và bịt kín nửa trên của lá này trong hiđrô, lá kia trong ôxy. Pin cho khoảng một vôn mà bên trong không có kim loại nào bị tiêu hao: bạch kim vẫn nguyên vẹn, thứ bị tiêu hao là khí. Ông xếp năm mươi pin như thế thành cái ông gọi là pin vôn-ta khí và dùng nó để điện phân nước, tức chạy ngược phản ứng bằng chính nó. Đó là toàn bộ ý tưởng của pin nhiên liệu, và nó đến sớm một trăm hai mươi năm trước khi có ai dùng được. Lý do nằm ở bước thứ ba: phản ứng chỉ có thể xảy ra dọc theo đường nơi khí, chất lỏng và chất xúc tác gặp nhau, và trên một sợi dây bạch kim nhẵn thì đường đó ngắn đến mức không đáng kể. Pin của Grove cho điện áp tốt và gần như không có dòng. Mọi thứ về sau — bạch kim đen, các bản xốp của Mond và Langer, điện cực niken nén áp của Bacon, chồng màng hiện đại — đều là đòn tấn công vào đúng một bài toán hình học ấy. Grove chưa bao giờ xin bằng sáng chế. Ông công bố nó trong một lá thư rồi chuyển sang tranh luận về bảo toàn năng lượng.
Trung cấp
45 phút

Hướng dẫn

1

Dựng hai nửa pin khí

Đổ đầy một nửa cốc 250 ml bằng axit sunfuric 1 M (pha loãng 55 ml axit 50% thành 500 ml, đổ axit VÀO nước, đeo kính và găng tay). Đổ đầy hai ống nghiệm cùng loại axit đó, úp ngược chúng vào cốc mà không để lọt không khí, rồi kẹp miệng hướng xuống. Luồn một sợi dây bạch kim vào trong mỗi ống sao cho đầu dưới nằm trong chất lỏng còn đầu trên nằm ở phần trống trên đỉnh ống.

Vật liệu cho bước này:

Sulfuric Acid - 50%Sulfuric Acid - 50%60 ml
Platinum WirePlatinum Wire2 cái
Distilled Water (Lab Grade)Distilled Water (Lab Grade)500 ml

Công cụ cần thiết:

Borosilicate BeakerBorosilicate Beaker
Test Tube SetTest Tube Set
Lab Safety Goggles (Chemical Splash)Lab Safety Goggles (Chemical Splash)
Chemical-Resistant GlovesChemical-Resistant Gloves
Lab Stand & Clamp SetLab Stand & Clamp Set
2

Nạp bằng chính khí của nó, rồi đọc

Nối hai dây bạch kim vào nguồn 3 V trong 60 giây. Khí tụ ở đỉnh các ống: hiđrô ở dây âm, ôxy ở dây dương, hiđrô nhiều gấp khoảng hai lần. Ngắt nguồn và đặt đồng hồ vạn năng thẳng vào chính hai dây đó. Đọc điện áp hở mạch mỗi 30 giây trong năm phút và ghi lại. Sau đó mắc tải 1 kOhm rồi đọc lại điện áp: dòng điện bằng điện áp đó chia cho 1000.

Công cụ cần thiết:

Adjustable Bench Power SupplyAdjustable Bench Power Supply
Digital Multimeter - Lab GradeDigital Multimeter - Lab Grade
Alligator Clip Test LeadsAlligator Clip Test Leads
1/4W Resistor Kit1/4W Resistor Kit
StopwatchStopwatch
3

Tìm xem cái gì đang bóp nghẹt nó

Pin của bạn giữ điện áp khá tốt nhưng cho dòng rất thảm. Đó chính là kết quả của Grove, và nó có bốn nguyên nhân khả dĩ. Hãy thử theo thứ tự này: mỗi phép thử chỉ đổi một thứ, và câu trả lời gọi tên nút thắt cổ chai.

Flow

Loading...

Công cụ cần thiết:

Digital Multimeter - Lab GradeDigital Multimeter - Lab Grade
4

Vôn mà bạn không thể vượt qua

Loading Jupyter Notebook...

Công cụ cần thiết:

Desktop ComputerDesktop Computer
5

Lịch sử và bối cảnh

Điều Grove công bố (1839, Philosophical Magazine bộ 3 tập 14): hai điện cực bạch kim, axit sunfuric loãng, hiđrô trên một bên và ôxy trên bên kia, khoảng một vôn mỗi pin, năm mươi pin nối tiếp. Chưa bao giờ có đơn sáng chế. Tên gọi pin nhiên liệu không phải của ông: Ludwig Mond và Carl Langer đặt ra năm 1889 cho phiên bản có bản xốp và một khung giữ chất điện phân. Quy cách chế tạo hiện đại (suy ra, không phải của Grove): axit sunfuric 1 M thay cho nồng độ ông không nêu, dây bạch kim thay cho lá, và nguồn để bàn thay cho một pin thứ hai để tạo khí. Hóa học không đổi. Vì sao phải chờ: bạch kim là chất xúc tác dùng được duy nhất và phản ứng chỉ chạy ở nơi khí, axit và kim loại chạm nhau. Francis Bacon dành từ 1932 đến 1959 thay bạch kim bằng niken xốp dưới áp suất và đạt 5 kW; chính cỗ máy ấy, chứ không phải của Grove, mới là tổ tiên của những pin bay trên Apollo. Đọc Grove một cách trung thực: ông chứng minh một nguyên lý và để ngỏ phần kỹ thuật suốt một thế kỷ.

Vật liệu

3

Công cụ yêu cầu

11

CC0 Phạm vi công cộng

Bản thiết kế này được phát hành theo CC0. Bạn tự do sao chép, sửa đổi, phân phối và sử dụng cho bất kỳ mục đích nào mà không cần xin phép.

Hỗ trợ nhà sáng tạo bằng cách mua sản phẩm qua bản thiết kế, nơi họ nhận Hoa hồng nhà sáng tạo do nhà bán hàng đặt, hoặc tạo phiên bản mới và kết nối trong bản thiết kế riêng để chia sẻ doanh thu.

Thảo luận

(0)

Đăng nhập để tham gia thảo luận

Đang tải bình luận...