Elektrokjemi i undervisningen POE Realfagkonferansen 2012

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

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:

Elektrokjemi Batterier Elektrolyse Anvendelse i f.eks. sensorteknologi

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

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

Generell modell av galvanisk celle

Sitronbatteri

Sitronbatteri mmm

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

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

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

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

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?

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

Mg Papir med NaCl Papir med kobbersalt Karbonfiberduk Lysdiode

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

Mg Papir med NaCl Papir med kobbersalt Karbonfiberduk

Mg Papir med NaCl Papir med kobbersalt Karbonfiberduk

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

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

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

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

Relevant undervisning?

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

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

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

Sink-luftbatteri

Litiumbaserte batterier

Elektrolyse Stor industri i Norge Andre viktige anvendelser

Relevans av elektrolyse

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

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

Lykke til!