תא הדלק

1. תא הדלק שעור מס' 20

2. מים • תרכובת כימית המהווה בסיס לכל צורות החיים המוכרות, כולל האדם. • מולקולת מים מורכבת משני אטומים של מימן ומאטום אחד של חמצן. • הנוסחה הכימית של המים היא H2O. • pm = פיקומטר = 10-10 ס"מ

3. מים (H2O)פרטים

4. מה זה אלקטרוליזה? • פירוק כימי של תרכובות מומסות או מותכות מסוימות באמצעות זרם חשמלי. • האלקטרוליזה משמשת להפקת מתכות טהורות כגון אלומיניום, מגנזיום ונחושת. וכן להפקת גזים כמו כלור, חמצן ומימן. • בהשפעת הזרם החשמלי נודדים היונים לאלקטרודות מתאימות.הקטיונים(החיוביים) נודדים לקתודה(האלקטרודה השלילית) והאניונים (השליליים)- לאנודה (האלקטרודה החיובית). • הם מאבדים את מטענם והופכים לאטומים, לקבוצות אטומים או למולקולות. לאחר מכן הם שוקעים על פני האלקטרודה, מגיבים איתה או עם הממס או משתחררים בתמיסה בצורת גז.

5. באלקטרוליזה של מים משתחרר מימן גזי באזורי הקתודה והחמצן משתחרר על האנודה. H2O = H+ + OH-

6. היונים עוברים תהליכי חימצון וחיזור בהתאם למטענם: היון החיובי (קטיון) - עובר חיזור בקתודה היון השלילי (אניון) - עובר חמצון באנודה • במקרים מסוימים מתמוססת האלקטרודה. כך למשל, בתמיסת נחושת גופרתית המצוידת באלקטרודות נחושת, אטומי הנחושת של האנודה מתמוססים כיוני נחושת: Cu  2e-+Cu2+

7. התגובה המתרחשת על האנודה היא: OH  e- + OH 2OH  H2O+ O 2O  O2 • התגובה המתרחשת בקתודה היא: H+ + e- H 2H H2

8. אלקטרוליט תמיסה המכילה יונים חיוביים ושליליים ומעבירה מטען חשמלי באמצעות יונים אלה. כאלקטרוליטיים יכולים לשמש חומצות, בסיסים או מלחים, בדרך כלל בתמיסה מימית.

9. תגובה אנדותרמית • היא תגובה כימית הצורכת אנרגיה מהסביבה, ומקררת את הסביבה. • מקורה של המילה מהסיומת היוונית "θερμότης" thermotis (של חום) והתחילית endo (פנימה). • במשוואה כימית התגובה האנדותרמית מסומנת בדרך כלל באופן הבא: מגיבים + אנרגיה‏‏ -> תוצרים • לעומתה יש תגובה אקסותרמית, הפולטת אנרגיה לסביבה, ומחממת את הסביבה.

10. תא דלק • מבוסס על מיזוג מימן וחמצן לייצור חשמל ומים ללא יצירת חום. • המימן בטכנולוגיה זו דומה לסוללה לאגירת אנרגיה. • מימן הוא לא תמיד מקור אנרגיה מתחדשת, תלוי איך מפיקים אותו (לדוגמה על ידי אלקטרוליזה של מים) הדורש מקור אנרגיה אחר שיכול להיות מזהם או לא. • לצורך הפקת המימן יש צורך להשתמש ביותר אנרגיה מאשר כמות האנרגיה שמתקבלת מתהליך מיזוג המימן והחמצן בתא הדלק.

11. המשך..... שימוש במימן כאמצעי לאגירת אנרגיה יכול להקטין את הזיהום ואת צריכת האנרגיה הכרוכים בתחבורה (בגלל יעילות אנרגטית גבוהה יותר של תחנות כוח מרכזיות וגדולות בהשוואה למנועי בערה פנימית).

12. מבנה של תא דלק

13. מכונית ירוקה הוא כינוי למכונית "ידידותית לסביבה" הצורכת כמות מועטה של דלק או שצורכת דלק המזהם את הסביבה פחות מהדלק המקובל במכוניות רגילות או שצורכת דלק מתחדש. מכוניות המבוססות על הנעה היברידית, שיש בהן מנוע בנזין לצד מנוע חשמלי, המופעל בהספקים נמוכים ובמיוחד בשטח עירוני, ומכוניות המונעות באמצעות ביו דיזל. • מכוניות "מימניות" שנוסעות באמצעות תא דלק שמבוסס על הפקת חשמל באמצעות תהליך כימי בו מעורב מימן.

15. הדלק מגיע באופן דחוס בצורת גז ולא באופן נוזלי כפי שאנשים רבים חושבים • אף על פי שטכנולוגיות של דלק מימני זמינות כיום, החברות עדיין נמצאות בשלב הצגת המודלים שלהן. • הצעד הבא יהיה זמינותם של אלפי דגמים שיהיו נגישים בהיקף מוגבל וכי שלב המבחן נועד לאתר את התקלות הקטנות שנותרו. • המפתח מאחורי התכנית לפיתוח היא תחנות לתדלוק בדלק מימני שיתמכו בהן וסבסודים ממשלתיים.

16. כיום, על כל ליטר של גז נוסעות המכוניות בין 14 ל-30 קילומטר. • על כל ליטר בנזין מכונית רגילה נוסעת 10-15 ק"מ. • תהליך הייצור של הגז צורך 55 אחוז פחות אנרגיה לעומת ייצור בנזין. בנוסף, מכוניות גז מייצרות 55 אחוז פחות גזי חממה מאשר בנזין, וזיהום האוויר שלהן הוא כמעט אפסי.

17. מנוע רב-דלקי מימן ובנזיןשלב מעבר • טכנולוגיה מנוע בעירה קונבנציונלי שיומר משימוש בדלק לשימוש במימן. פעולת הסבה זו היא יחסית פשוטה. • יתרון למנוע מסוג כזה יכול להיות "רב דלקי" ולהשתמש גם בבנזין וגם במימן. אף שאחוז הניצולת של מימן נמוך מבנזין, מהנדסי חברת BMW התגברו על אתגר הנדסי אלו, ויצרו אב טיפוס בשם H2R שמסגול להגיע למהירות של 300 קמ"ש, ותאוצה ל100 קמ"ש בשש שניות. בשנים הקרובות חברה זו מבטיחה לייצר מנוע רב דלקי, שיפעל הן על בנזין והן על מימן.

19. המשך עבודה מהנה ומוצלחת בהרכבת והפעלת מנוע חשמלי ונורות בעזרת תא דלק מימני

20. Brainpop • http://www.brainpop.co.il/category_12/subcategory_125/subjects_915/ • תאי דלק