المراكم
إنشاء مركب كهربائي بسيط وإثبات إمكانية تخزين الطاقة في شكل طاقة كيميائية.
الجانب العلمي وراء هذه التجربة
هناك فئة من الخلايا الجلفانية التي يمكن فيها عكس عملية التحليل الكهربائي. يمكن شحن هذه الخلايا بتيار كهربائي، ثم تنتج تيارًا لاحقًا عن طريق عكس تفاعلات الأقطاب الكهربائية. وأثناء الشحن، تُخزَّن الطاقة في صورة طاقة كيميائية، وتُسمى هذه الخلايا أحيانًا «المراكم».
المعدات المستخدمة
- أسلاك التوصيل، حمراء — ELE-005، ELE-006
- أسلاك توصيل، سوداء — ELE-007، ELE-008
- مشابك التمساح — ELE-009
- أقطاب الرصاص — CHE-020
- أغطية الخلايا التجريبية — CHE-021
- كأس زجاجي سعة 50 مل — CHE-002
- حامل المصباح — ELE-014
المواد الكيميائية والمواد الكاشفة
- حامض الكبريتيك 0.5 مولار — R:35 S:26-30-45
ملاحظات السلامة
- المركبات الرصاصية الناتجة عن هذه العملية سامة وضارة بالبيئة. يجب دائمًا ارتداء النظارات الواقية والقفازات.
أسئلة للطلاب
- ما هو الجهد الذي قمت بقياسه على خلية التشغيل؟
- ما الذي يحدث أثناء عملية الشحن؟
- ما هو الجهد الذي قمت بقياسه بعد انتهاء عملية الشحن؟
ما يمكن توقعه
يتم قياس فرق جهد يبلغ صفر فولت، نظرًا لأن أنصاف الخلايا متطابقة من حيث المعادن وتركيز المحلول. يتولد تيار في الدائرة، ويؤدي التحليل الكهربائي إلى ظهور فقاعات عند الأقطاب بسبب عملية التحليل التي تنتج الأكسجين والهيدروجين. وخلال هذه الفترة، تتراكم شحنة كهربائية على الأقطاب. التفاعلات. عند تمرير تيار كهربائي عبر الخلية، يحدث التحليل الكهربائي: PbSO₄ + 2e⁻ → Pb + SO₄²⁻ (الكاثود (+)). PbSO₄ + 2H₂O → PbO₂ + 4H⁺ + SO₄²⁻ + 2e⁻ (الأنود (–)). كما يحدث بعض إنتاج الأكسجين (الأنود) والهيدروجين (الكاثود)، بسبب التحليل الكهربائي للماء. ونظرًا لأن ثاني أكسيد الرصاص له لون بني والرصاص لونه رمادي، تبدو الأقطاب مختلفة، وبذلك تكون خلية جديدة ذات أقطاب مختلفة قد تم إنشاؤها. يبلغ فرق الجهد بين الأقطاب حوالي 2 فولت. وعندما يتوقف تدفق التيار، يتوقف التحليل الكهربائي. وتُفرغ الشحنات المتراكمة على الأقطاب لأن التفاعل قابل للعكس. وعندما تُستهلك الطاقة الموجودة في الخلية، تنعكس التفاعلات على النحو التالي. PbO₂ + H₂SO₄ + 2 e⁻ → PbSO₄ + H₂O الكاثود (+). Pb + SO₄²⁻ → PbSO₄ + 2 e⁻ الأنود (-). لذا، خلال هذه العمليات، تتغير درجة أكسدة الرصاص. يضيء المصباح وتظهر قراءة التيار. ينخفض التيار ببطء حتى ينطفئ المصباح. أصبح المركم الآن فارغًا، لكن من الممكن إعادة شحنه مرة أخرى.
التخلص
تخلص من السوائل في حاوية النفايات.
قم بإجراء هذه التجربة في فصلك الدراسي
تُعد هذه التجربة جزءًا من برنامج «ATP Volta» — وهو مختبر علمي متنقل ومكتفٍ ذاتيًا يحول الفصل الدراسي العادي إلى مختبر عملي في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)، ويضم أكثر من 200 تجربة في مجالات الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والروبوتات والهندسة. ويقوم « Gali » — وهو المرشد التعليمي الذي يعمل بالذكاء الاصطناعي والمدمج في موقع ATP Connect — بتوجيه الطلاب خلال كل خطوة والإجابة على أسئلتهم أثناء إجراء التجارب.
شاهد مختبر «ATP Volta» العلمي المتنقلتواصل مع فريقنا