Elektrokjemi i undervisningen POE Realfagkonferansen 2012.

Presentasjon om: "Elektrokjemi i undervisningen POE Realfagkonferansen 2012."— Utskrift av presentasjonen:

1 Elektrokjemi i undervisningen POE Realfagkonferansen 2012

2 Tidsplan 30 min om elektrokjemi i undervisningen 25 min om Li-baserte batterier 5 min avslutning Spørsmål og kommentarer Praktisk forsøk

3 Mål for opplæringen er at eleven skal kunne  gjøre forsøk med korrosjon og forklare hvordan korrosjon kan hindres  gjøre forsøk med elektrokjemiske celler og gjøre rede for spontane og ikke-spontane redoksreaksjoner  beregne kapasiteten og cellepotensialet til et batteri og utbyttet i en elektrolyse Fra læreplanen i Kjemi 2:

4 Elektrokjemi Batterier Elektrolyse Anvendelse i f.eks. sensorteknologi

5 Elektrokjemi i Kjemi 2 Læreplanmål omtrent som i Naturfag Mye grundigere drøfting i læreverkene

6 Generell modell av galvanisk celle Sink-kobbercelle med U-rør som blir kalt «Daniellcelle» (Kjemien stemmer, Kjemi 2 og Aqua)

7 Generell modell av galvanisk celle

8 Sitronbatteri

9 Sitronbatteri mmm

10

11 Batterieksempler Tørrelementet´, alkalisk batteri´*^, sølvoksidbatteri´*Li-batterier^ Ni-Cd-batteri,´ NiMH^, Blyakkumulator´*^, Brenselsceller (hydrogen-oksygen)´ Nevnt: Li-polymerbatterier´,

12 Hva skal elevene lære? Det er definert i læreplanen, men må tenkes gjennom av en lærer Hvilke eksempler? Hvorfor er dette relevant?

13 Definisjon fra lærebøker om batterier Et batterielement består av: - Ett stoff som lett avgir elektroner, - ett stoff som tar opp elektroner - og et skille (en membran) mellom dem

14 Hva trenger vi for å lage et batteri? Noe som lett tar opp elektroner (reduseres) (eks.: sølv- eller kobberioner) Noe som lett avgir elektroner (oksideres) (eks.: sink eller magnesium) Et skille (en membran) mellom de to som kan transportere ioner (saltløsning) Noe som leder strøm (elektrodemateriale) Noe som viser at det produseres strøm

15 Oppgave: Her har du et stoff som lett oksideres og et stoff som lett reduseres og en membran der ioner kan vandre (Men det mangler ett velkjent stoff) + elektrodemateriale og en lysdiode Kan du lage et batteri ut fra dette?

16 Utlevert materiale Mg Papir innsatt med NaCl Papir med kobbersalt Karbonfiberduk Lysdiode

17 Mg Papir med NaCl Papir med kobbersalt Karbonfiberduk Lysdiode

18 Mg Papir med NaCl Papir med kobbersalt Karbonfiberduk + en dråpe vann

19 Mg Papir med NaCl Papir med kobbersalt Karbonfiberduk

20 Mg Papir med NaCl Papir med kobbersalt Karbonfiberduk

21 Karbonfiber Mg Mg 2+ + 2e - Cu 2+ + 2e - Cu Na + Cl -

22 Karbonfiber Mg Mg 2+ + 2e - Cu 2+ + 2e - Cu Na + Cl - e-e- e-e-

23 Hva er vanskeligst å forstå? Elektrodene? Membranen/saltbroa? Helheten? Hva med «elektrontrykk»?

24 Batteriene vi kjøper: Mobiltelefoner PC Drill m.m. Kamera, lykt, iPod m.m. El-sykkel/el-bil Startbatteri bil

25 Relevant undervisning?

26

27

28 Hvilke eksempler kan og bør vi velge? Historiske batterier som Voltasøylen og Daniellcellen? Tørrbatteriet, kvikksølvbatteriet og NiCd-batteriet Moderne batterier?

29 Moderne batterier Alkalisk «lommelyktbatteri» (Blybatteri) Smeltet salt-batteri (Elbil) Litiumion-batteri Sink-luft-batteri Brenselsceller

30 Moderne batterier Alkalisk «lommelyktbatteri» (Blybatteri) (30-40 Wh/kg) Smeltet salt-batteri (Elbil) (90 Wh/kg) Litiumion-batteri (100-250 Wh/kg) Sink-luft-batteri (470 (teor.1370) Wh/kg) Brenselsceller

31 Sink-luftbatteri

32 Litiumbaserte batterier

33 Elektrolyse Stor industri i Norge Andre viktige anvendelser

34 Relevans av elektrolyse

35

36 Lab med elektrolyse Elektrolyse av kobberklorid Elektrolyse av vann (1 og 2) Kanskje også blodsukkeranalyse?

37 Elektrokjemi Den enkelte lærer må finne en fornuftig tolking av læreplanen Valg av undervisningstema Valg av metode Tilpasning til elevgruppe

38 Lykke til!

39