BIO ENERGIA

• Generare elettricità da etanolo e acqua

• Verificare la polarità e il consumo dell’etanolo

• Esaminare l’effetto della variazione di concentrazione dell’etanolo

• Esaminare l’effetto della concentrazione sulla velocità della reazione

• Applicare il biocarburante

MATERIALI

METODI

1. PREPARAZIONE SOLUZIONE ETANOLO

Riempire il contenitore con 6 ml di etanolo puro, aggiungere acqua distillata fino a raggiungere 60 ml di livello. Mescolare il tutto.

2. CREARE ELETTRICITÀ DA ETANOLO E ACQUA

Inserire la pala da ventilatore nell’asse del motore, aprire la valvola spostando l'interruttore verso destra, assicurarsi che il tubo che collega il serbatoio alla cella solare sia attaccato correttamente. Versare l’etanolo nel serbatoio e chiuderlo con il tappo. Aspettare 5-10 minuti e collegare i due morsetti attaccati al motore alle due piastre terminali della cella solare.

Una volta eseguito tutto correttamente la pala può ruotare per diverse ore.

3. ESPLORARE LA POLARITÀ

Connettere il morsetto positivo (rosso) al lato positivo della cella, poi connettere quello negativo (nero) al lato negativo della cella. La pala inizierà a girare in senso orario.

Ripetere il processo connettendo il morsetto positivo al lato negativo della cella e il morsetto negativo al lato positivo della cella. La pala inizierà a girare in senso anti-orario.

4. CONSUMO DI COMBUSTIBILE DI ETANOLO

Quando la pala inizia a girare più lentamente o si ferma completamente, significa che la carica della cella si è consumata. In condizioni di temperatura normali, la maggior parte dell’etanolo presente nella camera della cella è diventata acido acetico.

Si procede con lo studio del carburante consumato, mettendo un foglio di cartina al tornasole sotto l’uscita del tubo di spurgo. Aprire la valvola e lasciare cadere alcune gocce di soluzione sulla cartina e richiudere la valvola. In questo modo si osserva un veloce cambiamento di colore che tende al rossiccio. Immergere un altro foglio di cartina al tornasole nel serbatoio contenente la soluzione, il colore della cartina cambierà lievemente.

5. ESPLORARE GLI EFFETTI DEL VARIARE DELLA CONCENTRAZIONE DELLA CELLA

Cambiare la concentrazione della soluzione iniziale al 15%, aggiungendo 9 ml di etanolo puro anziché 6 ml.

CONCLUSIONI

DOMANDE:

1) Perché le pale iniziano a ruotare?

2) Da cosa ricava energia la cella combustibile?

3) Da cosa è determinato il senso di rotazione delle pale?

4) Osservazioni sulle cartine al tornasole

RISPOSTE:

1. Le pale iniziano a ruotare perché una volta collegati i morsetti, l’energia chimica proveniente dalla cella a combustibile si trasforma in energia meccanica che fa muovere le pale.

2. La cella a combustibile a etanolo diretto produce elettricità quando l’etanolo, in una soluzione acquosa, reagisce all’anodo della cella, consumandosi e convertendosi, secondo la seguente reazione: C2H5OH + 3H2O <--> 2CO2 + 12H+ + 12e- . Al contrario,  Al catodo la reazione catalitica dell’idrogeno con l’ossigeno proveniente dall’ambiente genera acqua, secondo la seguente reazione: 4H+ + 4e- + O2 --> 2H2O.