7 HKC_IT.indd - Fischertechnik
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1. mulo della cella di carburante pu raccogliere circa 15 ml l elettrolisi continua La cella di carburante produce idrogeno L idrogeno un gas altamente infiammabile Non usare fiamme aperte nelle vicinanze dei componenti Impiego appropriato La cella di carburante del Hydro Cell Kit deve essere impiegata esclusivamente per alimentare i modelli fischertechnik 66 fischertechnik 27 07 2009 13 45 56 __ _eeeeeee 1 Mln a a MANUALE DI ISTRUZIONI Profi Hyporo CeLL KIT D Principio di funzionamento della cella di carburante E Con una cella di carburante l energia chimica del carburante ad es idrogeno viene conver tita in corrente elettrica Una cella di carburante non quindi un accumulatore di energia ma un convertitore di energia Le celle di carburante vengono utilizzate ad esempio per l azionamento di veicoli e per l eroga zione del calore e della corrente elettrica alle abitazioni Una cella di carburante composta da due elettrodi anodo e catodo che sono separati l uno dall altro mediante una membrana di elettroliti Gli elettrodi sono spesso composti da me si l tallo o carbonio Sono inoltre rivestiti con Corrente continua un catalizzatore ad esempio con platino o palladio o o CO 2 B 5 i RS o An pai Aria o Nella cella di carburante l idrogeno e l ossi o De x o a i a o c geno reagiscono chimicamente e diventano aih LL 1 ps A 3 lo O acqua Tramite qu2. devono trascorrere circa 15 minuti finch il cilindro di accumulo dell idrogeno non si riempie completamente di gas Esperimento 2 Durante la generazione di idrogeno e ossigeno osservare le quantit di gas nei due cilindri di accumulo Cosa si pu osservare Viene generata la doppia quantit di idrogeno rispetto all ossigeno Perch cos L acqua H 0 composta dalla combinazione tra idrogeno H e ossigeno 0 Queste unioni si chiamano molecole di acqua Una molecola di acqua composta da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno Se durante l elettrolisi la molecola veiene separata si forma il doppio di molecole di idrogeno rispetto alle molecole di ossigeno 24 0 2H 0 A an WP P 0003 2 molecole di acqua 2 molecole di idrogeno 1 molecola di ossigeno fischertechnik 27 07 2009 13 45 57 ee M I MANUALE DI ISTRUZIONI Profi Hyporo CeLL KIT Produzione di energia elettrica Non appena nei cilindri di accumulo si trovano l idrogeno e l ossigeno questi reagiscono tra di loro e sui connettori si crea una tensione elettrica compresa tra 0 5 e 0 9V La cella di carburante fornisce una corrente di 500 mA e ha una potenza nominale di 250 mW Esperimento collegare il motore cod prod 69205 contenuto nel set di costruzione Profi Oeco Tech in alternativa Profi Oeco Power ai connettori della cella di carburante ved fig 3 a pagina 3 Cosa si pu osservare Il motore gira Viene alimentat
3. la cella di carburante su un piatto piano con il tappo verso l alto In seguito si devono rimuovere i due tappi Riempire con acqua distillata i due cilindri di accu mulo fino al bordo superiore dei piccoli tubicini che si trovano all interno del cilindro Ved fig A Attenzione Possibili danni ai materiali L acqua corrente o altri liquidi provocano danni permanenti alla membrana della cella di carburante Per consentire all acqua di scorrere meglio attorno alla membrana e alle piastre di metallo di presa corrente si deve battere leggermente la cella di carburante sul tavolo Aggiungere ancora un po d acqua solo finch non passa attraverso i piccoli tubi Adesso si pu richiudere il cilindro di accumulo con il tappo Accertarsi che non venga intrappolata dell aria nel cilindro di accumulo Una piccola bolla d aria non causa problemi e pu essere trascurata Se la cella di carburante non viene usata per molto tempo attendere circa 10 minuti per far s che la membrana venga imbevuta sufficientemente Alla fine la cella di carburante viene di nuovo girata 68 fischertechnik 27 07 2009 13 45 56 ee M I MANUALE DI ISTRUZIONI Profi Hyporo CeLL KIT Produzione di idrogeno e ossigeno elettrolisi La cella di carburante deve essere alimentata con una tensione continua compresa tra 1 4 e 2 volt Attenzione Possibili danni ai materiali una tensione eccessiva potrebbe danneggiare la membrana della cella di carbur
4. ONI Profi Hyporo CeLL KIT La pompa si muove e nella cella di carburante viene generato contemporaneamente l idrogeno e l ossigeno Il motore e la cella di carburante sono collegati in parallelo Per questo motivo entrambi vengo no alimentati con energia elettrica dai pannelli solari e dal modulo solare L energia sufficien te per azionare il motore e generare contemporaneamente l idrogeno e l ossigeno Esperimento 3 A questo punto attendere finch il cilindro di accumulo dell idrogeno non risulta all incirca pieno a met e coprire quindi i pannelli solari e il modulo solare o spe gnere la fonte di luce A questo punto cosa si pu osservare Osservare anche il cilindro di accumulo dell idrogeno Il modello funziona tuttavia pi lentamente ma non si ferma e la cella di carburante consuma idrogeno Se diminuisce l intensit della luce il modello viene alimentato dalla cella di carburante La pompa continua quindi a funzionare dopo il tramonto o quando il sole coperto da una nuvola Il modello funziona adesso pi lentamente Ci accade perch la cella di carburante fornisce una tensione minore rispetto ai pannelli solari e al modulo solare Un elettromotore gira pi lentamente se viene alimentato con una tensione minore fischertechnik 7HKC IT indd 73 27 07 2009 13 45 57 i sam MANUALE DI ISTRUZIONI E T Profi Hypro CeLL KIT Dati tecnici della cella di carburante Informazioni gener
5. ali Temperatura d esercizio Temperatura di stoccaggio Capacit del serbatoio del gas 10 40 C 5 40 C 2x15 ml Funzionamento come elettrolizzatore Tensione di esercizio Corrente di esercizio Velocit max di produzione idrogeno 14 2V 0 500 mA 3 5 ml min Funzionamento come cella di carburante Tensione di esercizio Corrente di esercizio Potenza nominale Eliminazione guasti Anomalia Tensione insolitamente alta se alla cella di carburante viene collegato un carico Nessuna produzione di idrogeno o troppo lenta Capacit minima della cella di carburante 7HKC IT indd 74 0 5 0 9V 500 mA 250 mW Possibile causa Strato sulla superficie del catalizzatore Collegamento errato tra i moduli solari e la cella di carburante Intensit di luce troppo bassa La membrana della cella di carburante troppo asciutta La membrana della cella di carburante troppo bagnata Eliminazione dei guasti Lo strato sulla superficie del catalizzatore che aumenta la tensione di uscita iniziale della cella di carburante scompare dopo alcuni secondi Controllare i collegamenti ed eventualmente correggerli Aumentare l intensit della luce Lasciare la cella di carburante riempita con acqua distillata per 30 minuti con il tappo rivolto verso l alto Scaricare l acqua dalla cella di carburante e lasciarla aperta per un giorno intero fischertechnik 27 07 2009 13 45 57
6. ante La cella di carburante non deve essere allacciata in nessun caso a un alimentatore fischertechnik da 9V Il modulo solare compreso nel Hydro Cell Kit composto da due pannelli solari che sono collegati in serie Il modulo solare fornisce senza carico una tensione max di 1 2 V tensione a vuoto Poich questa tensione non sufficiente per l elettrolisi occorre un ulteriore modulo solare contenuto nel set di costruzione Profi Oeco Tech Collegare i due moduli solari cod prod 136239 in serie e allacciarli alla cella di carburante ved fig 2 a pagina 3 A questo punto i due moduli solari forniscono una tensione da 1 4 1 8 volt a seconda dell intensit della luce Suggerimento possiedi il set di costruzione Profi Oeco Power Allora puoi utilizzare i relativi pannelli solari e il modulo solare del Hydro Cell Kit Collegali in serie e allaccia il tutto alla cella di carburante 1 modulo solare cod prod 136239 2 celle solari cod prod 62567 ved fig 4 a pagina 101 In tal modo la tensione raggiunge anche 1 4 1 8 volt Non appena i moduli solari o i pannelli solari vengono illuminati con sufficiente luce solare o con una fonte di luce adeguata inizia la generazione di idrogeno e ossigeno gas vengono raccolti nei relativi cilindri di accumulo L acqua viene spinta verso le camere di troppo pieno che si trovano sopra i cilindri La cella di carburante completamente caricata quando l intera quantit d
7. e con il set di costruzione Profi Oeco Power insieme al Hydro Cell Kit Costruire come primo esperimento il modello dell altalena rotante Profi Oeco Power istruzioni di montaggio a pag 16 Le celle solari per non si devono montare Esperimento 1 Riempire la cella di carburante con acqua distillata generare l idrogeno e l os sigeno e collegare quindi il motore ai della cella di carburante A questo punto il modello viene alimentato dalla cella di carburante Osservare quanto idrogeno viene consumato in quanto tempo durante l alimentazione del mo dello Il consumo pu essere letto sulla scala che si trova sul cilindro di accumulo dell idrogeno Calcolare per quanto tempo il modello pu funzionare con un serbatoio pieno di idrogeno Costruire per gli esperimenti successivi il modello della pompa dell olio Profi Oeco Power istruzioni di montaggio a pag 12 Le celle solari per non si devono montare Collegare invece il motore e la cella di carburante ai due pannelli solari e al modulo solare come indicato nello schema elettrico vedi fig 5 a pagina 101 Esperimento 2 Riempire la cella di carburante con acqua distillata ed esporre il modello alla luce solare o illuminare i pannelli solari o il modulo solare con una fonte di luce adeguata ad es una lampadina da 100W a una distanza di 30 cm Cosa si pu osservare fischertechnik 27 07 2009 13 45 57 __ _eeeeeee 1 Mln a a MANUALE DI ISTRUZI
8. eee LC BI MANUALE DI ISTRUZIONI Profi Hypro CeLL KIT D INDICE Eroe Kee een pag 66 Avvertenza importante per l uso di Hydro Cell Kit i pag 66 Avvertenze di sicurezza IMPIEGO PRION FIORE e EEEE aie Principio di funzionamento della cella di carburante pag 67 Impiego della cella di carburante rririrre eee pag 68 Riempimento della cella di carburante con acqua distillata pag 68 Produzione di idrogeno e ossigeno elettrolisi pag 69 RIOGUZIONEIGNENErGIAfClettrican nn pag 71 Messa fuori servizio stoccaggio della cella di carburante pag 71 Indicazioni per la tutela ambientale uuiiiiin pag 71 BESAolsab ae ee iii pag 71 Esperimenti con Hydro Cell Kit Profi 0eco Tech pag 72 Esperimenti con Hydro Cell Kit Profi Oeco Power pag 72 Dati tecnici della cella di carburante uuiin pag 74 ElMINAZIONE QUASI iii pag 74 Schemi elettrici per Hydro Cell Kit Profi Oeco Power pag 101 fischertechnik 7HKC IT indd 65 27 07 2009 13 45 56 7HKC IT indd 66 AT DT M n MANUALE DI ISTRUZIONI Prori Hypro CELL KIT Hydro Cell Kit Come funziona una cella di carburante Come si pu g
9. enerare idrogeno da essa Il Hydro Cell Kit fornisce le conoscenze inerenti a questo interessante argomento Con la cella di carburante e l ulteriore modulo solare si possono costruire interessanti modelli supplementari in combina zione con la scatola di montaggio Profi 0eco Tech Risulta utile il libretto didattico delle attivit contenuto nel set di costruzione Profi Oeco Tech In tal modo vengono chiarite tutte le domande che possono insorgere Avvertenza importante per l uso di Hydro Cell Kit Hydro Cell Kit un kit di espansione Per far funzionare la cella di carburante e ricostruire gli esperimenti descritti nel presente manuale di istruzioni occorre anche il set di costruzione Profi Oeco Tech cod prod 505284 In alternativa si pu usare anche il set di costruzione Profi Oeco Power cod prod 57485 Avvertenze di sicurezza La cella di carburante deve essere alimentata solo con una tensione continua fino a 2V Non eseguire assolutamente l allacciamento ad altri alimentatori ad es alimen tatori fischertechnik da 9V connettori della cella di carburante non si devono cortocircuitare Una tensione troppo elevata o un cortocircuito possono distruggere la membrana della cella di carburante Nonutilizzare la cella di carburante per generare elettricit e idrogeno per scopi diversi da quelli descritti nel manuale di istruzioni generare e o accumulare una quantit di idrogeno superiore a quella che il cilindro di accu
10. esta reazione si crea una H H O 2 IO tensione elettrica tra i due elettrodi con z r 5 N N o la quale si pu ad esempio azionare un motore elettrico Anodo Membrana di elettroliti Catodo E La cella di carburante contenuta nel Hydro Cell Kit una cosiddetta cella di carburante rever sibile Vale a dire la cella di carburante ha le due funzioni seguenti e Da una parte la cella di carburante reversibile pu essere usata come un cosiddetto elettro lizzatore in modo da produrre idrogeno e ossigeno dall acqua distillata Questo procedimento si chiama elettrolisi L idrogeno e l ossigeno vengono raccolti nei cilindri di accumulo e Dall altra parte con la cella di carburante reversibile si pu produrre energia elettrica tramite la reazione dell idrogeno e dell ossigeno raccolto fischertechnik 7HKC IT indd 67 27 07 2009 13 45 56 7HKC IT indd 68 AT DT M n MANUALE DI ISTRUZIONI Prori Hypro CELL KIT Impiego della cella di carburante Descrizione della cella di carburante ved fig 1 a pagina 3 1 Camera di troppo pieno della sezione idrogeno 2 Cilindro di accumulo idrogeno 3 Tappo sezione idrogeno 4 Cilindro di accumulo ossigeno non visibile nella fig 5 Connettore f negativo nero 6 Diodo di protezione 7 Connettore f positivo rosso 8 Camera di troppo pieno della sezione ossigeno fig A Riempimento della cella di carburante con acqua distillata A tale scopo si deve posizionare
11. i acqua stata spinta dal cilindro di accumulo dell idrogeno 2 nella camera di troppo pieno 1 che si trova sopra Questo procedimento dura all incirca 15 60 minuti a seconda dell intensit dell illuminazione Adesso si pu separare la cella di carburante dai moduli solari In tal moso si arresta la generazione di idrogeno e ossigeno fischertechnik IE 7HKC IT indd 69 27 07 2009 13 45 57 7HKC IT indd 70 AT DT M n MANUALE DI Istruzioni Profi Hypro CELL KIT Suggerimento se di vogliono raggiungere le prestazioni ottimali della cella di carburante bi sogna scaricare tutta l aria dalla cella di carburante A tale scopo procedere con la generazione di idrogeno finch anche l ultima particella di acqua non viene spinta dal cilindro di accumulo dell ossigeno nella camera di troppo pieno che si trova sopra Esperimento 1 durante la generazione di idrogeno e ossigeno misurare la quantit di idrogeno che viene generata in un determinato periodo di tempo La quantit di idroge no generata pu essere letta sulla scala che si trova sul cilindro di accumulo dell idrogeno Osservare quali effetti ha l intensit di luce sulla quantit generata Con un elevata intensit di luce viene generato nello stesso tempo pi idrogeno Se l intensit di luce troppo bassa non viene generato alcun idrogeno Se come fonte di luce si utilizza una lampadina da 100W a una distanza di 30 cm dai moduli solari
12. o mediante l energia elettrica generata dalla cella di carburante Messa fuori servizio stoccaggio della cella di carburante La cella di carburante non dovrebbe essere conservata piena di acqua Per questo motivo dopo l esperimento si deve togliere il tappo dalla cella di carburante scaricare l acqua e asciugare la cella di carburante Indicazioni per la tutela ambientale componenti elettrici ed elettronici di questa scatola di montaggio ad es motori lampadine sensori non vanno smaltiti tra i rifiuti domestici Alla fine della loro durata di utilizzo devono es sere consegnati a un centro di raccolta adibito al riciclaggio di apparecchi elettrici ed elettronici Ci viene indicato dal simbolo che si trova sul prodotto sull imballo o sul manuale d istruzioni Responsabilit Si esclude qualsiasi responsabilit della fischertechnik GmbH per danni risultanti da un impiego non appropriato del set di costruzione fischertechnik 7HKC IT indd 71 27 07 2009 13 45 57 7HKC IT indd 72 AT DT M n MANUALE DI Istruzioni Profi Hypro CELL KIT Esperimenti con Hydro Cell Kit Profi 0eco Tech Nel libretto delle attivit del set di costruzione Profi Oeco Tech sono contenuti altri emozionanti esperimenti che si possono eseguire con il Hydro Cell Kit I relativi modelli sono descritti nelle istruzioni di montaggio Profi Oeco Tech Esperimenti con Hydro Cell Kit Profi Oeco Power Si possono eseguire esperimenti anch
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