Presentació i objectius

Equipament i material

Documentació i pràctiques
MANUAL DE PRÀCTIQUES
La relació següent correspon a un conjunt d'experiències que es poden fer amb el Cotxe Hidrogenosolar, CHS, i la Maleta Casa-garatge, MCG.
Aquestes experiències estan centrades en el funcionament dels diferents elements del CHS i de la MCG per separat i en el càlcul del seu rendiment energètic. Així mateix, es preten estudiar el funcionament dels diversos elements ja integrats en el CHS , i calcular el rendiment global.
Cal recordar que alguns dels elements, per exemple les plaques fotovoltaiques, es poden usar connectades al xassís del cotxe o bé a la teulada de la Maleta Casa-garatge, MCG. En aquest últim cas, el consumidor d'energia serà una màquina de la Casa-Garatge en lloc del cotxe. Això mateix podem dir-ho de les piles de combustible.




PERFIL DE L'ALUMNAT
 Tot i que la majoria de pràctiques de les llistes anteriors corresponen a 1r i 2n de Batxillerat, algunes es poden realitzar a diferents nivells de dificultat i, per tant, aquests equips poden servir per Batxillerat i Secundària ( preferentment 2n cicle). Fins i tot poden ser útils per il·lustrar conversions energètiques a nivells molt elementals per a l'alumnat de 1r cicle d'ESO.
Per exemple: Exposant el cotxe al Sol i posant-lo en marxa es pot parlar de manera qualitativa de les diverses tranformacions energètiques ( 1r i 2n d'ESO). Amb l'electrolitzador es pot demostrar que mitjançant l'energia elèctrica podem produir un canvi químic ( 2n d'ESO). Si mesurem els volums de gasos produïts, podem parlar de l'estequiometria de la reacció i del principi d'Avogadro ( 4t d'ESO). Mitjançant l'associació de les plaques fotovoltaiques es pot estudiar l'associació de generadors elèctrics.Si fem mesures de la intensitat del corrent, del temps i dels volums de gasos produïts, podem aplicar les lleis de Faraday per a calcular el rendiment de l'electrolitzador ( 2n de Batxillerat)


TAULA D'EXPERIÈNCIES

Les experiències estan classificades en la taula següent en cinc grups:
  1. Cèl·lula fotovoltaica
  2. Electrolitzador
  3. Pila de combustible PEM
  4. Motor
  5. Altres elements del Projecte EAA
A cada experiència s'expecifica:
  • Estat
    • Activa definitiva. Una (AD) vora el títol
    • Activa provisional. Una (AP) vora el títol
    • En elaboració. Una (E) vora el títol
  • Material necessari.
    • Cotxe Hidrogenosolar, CHS
    • Maleta Casa-garatge, MCG
    • MultiloPro. MP
    • Material de laboratori, ML
  • Versió descarregable en format Word:
      Professor
     Alumnat 
  • Nivell
    * : 1r cicle d'ESO
    ** : 2n cicle d'ESO
    *** : Batxillerat

Algunes pràctiques es poden adaptar a diversos nivells.

  • Instruments de mesura
    • En les pràctiques que s'hagi de fer mesures de voltatge i d'intensitat es pot usar indistintament l'amperímetre i el voltímetre de la MCG o del MP.

 
  PRÀCTICA NIVELL MATERIAL
1. Placa fotovoltaica 
 

PFV1.mesura de la irradiància solar (AD)

  • Mesurar la Irradiància solar.
  • Determinar la intensitat màxima per cm2 en curtcircuit que pot generar la placa solar.
  • Càlcul de la intensitat màxima per cm2 en curtcircuit que pot generar una placa solar.
 * / ** CHS, MCG,MP

PFV2. Corba de potència d'una placa fotovoltaica. (AD)

  • Estudi del comportament de la placa solar davant demandes diferents d'intensitat, tensió i potència.
  • Construir la corba característica d'una placa.
  • Esbrinar la màxima potència d'una placa.
  • Estudiar quins tipus de generador és la placa.
 *** CHS, MCG,MP

PFV3. Rendiment de les plaques fotovoltaiques. (AD)

  • Calcular el rendiment del conjunt plaques fotovoltaiques ETM380-2V , del cotxe hidrogenosolar CHS06,associades en sèrie .
 **
 MCG, MP
2. Electrolitzador
E1. Electròlisi de l'aigua.(AD)
  • Estudi qualitatitu de l'electròlisi.
    • Identificació de l'hidrogen.
    • Identificació de l'oxigen.
    • Bombolles implosives.
 * / **

CHS, MCG,MP
E2. La corba de potència de l'electrolitzador.(E) *** CHS, MCG,MP

E4. Producció d'hidrogen i rendiment energètic (AD).

  • Estudi de la producció d'hidrogen i del rendiment energètic de l'electrolitzador.
  • Demostrar que la producció d'hidrogen es constant i per tant només depèn del voltatge i la intensitat.
  • Determinar la relació energia de l'hidrogen alliberat/energia elèctrica subministrada
*** CHS, MCG,MP
3. Pila de combustible PEM

P1. Producció d'electricitat amb la pila.(E)

  • Estudi del funcionament de la pila.
  • Si es vol es pot fer un estudi quantitatiu senzill.
  • Cicle energètic.
* / ** CHS, MCG,MP

P2.Corba de potència de la pila de combustible.(AD)

  • Analisi del comportament del voltatge i de la intensitat de la piles de combustible CHS06 associades en sèrie.
  • Construcció de la corba de potència de la piles associades.
  • Calcular la màxima potència que ens poden donar la piles associades.
  • Determinar per quina resistència exterior ens dóna aquesta màxima potència
  • Estudi de l'origen de la resistència interna d'un pila de combustible.
 *** CHS, MCG,MP

P3.Rendiment energètic de la pila PEM. (AD)

  • Càlcul de la velocitat de consum d'hidrogen.
  • Determinació de la relació energia elèctrica que subministra/energia química de l'hidrogen.
 *** CHS, MCG,MP
4. Motor

M1. Rendiment del motor i dels engranatges (AP)

  • Calcular la força de fregament del cotxe.
  • Calcular la potència del motor.
  • Determinació de la relació potència mecànica/potència elèctrica del motor i sistema d'engranatge.
 *** CHS, MP, ML
5. Altres elements

CHS1.Funcionament del Cotxe hidrogenosolar.(E)

  • Revisar quins son els components del CHS06
  • Condicionar i posar en marxa el CHS06
    • Mètodes de càrrega
    • Purgat manteniment i riscos
    • Funcionament en continu
 * / ** CHS
CHS2.Rendiment global del cotxe hidrogenosolar.(E) *** CHS,MP

CS1.Captadors solars.(AD)

  • Mesura de la intensitat màxima de la radiació solar mitjançant l'escalfament d'aigua tenyida.
  • Recerca sobre les capacitats energètiques dels captadors solars plans.
  • Disseny de sistemes de captadors solars per la MCG06
    • Captadors plans.
    • Convecció forçada de l'aigua.
 * / **/ *** MCG,MP

EAA1. Trasformacions energètiques en l'equip d'Energies alternatives a l'aula. EAA. (AP)

  • Anàlisi qualitatiu de les transformacions energètiques en la MCG06.
    • Fonts energètiques
      • Alimentació mitjançant le conjunt eletrolitzador-dipòsits-piles.
      • Alimentació mitjaçant plaques fotovoltaiques.
    • Consumidors
      • Ventilador
      • Brunzidor
      • Bombeta
      • Altres
 * / ** MCG, CHS.

CP1. Cèl·lules Peltier.(E)

  • Anàlisi qualitatiu del funcionament de les cèl·lules Peltier.
  • Anàlisi quantitatiu el funcionament de les cèl·lules Peltier.
  • Algunes aplicacions de les cèl·lules Peltier.
 **/*** MCG,MP; ML.

6. Taller al 5è Curs Sobre Energies Alternatives. MNACTEC Terrassa, juliol 2007.

Resum Taller.(AD)

  • Resum descriptiu.
  • El cotxe hidrogenosolar CHS06.
    • Esquema dels canvis energètics que es produeixen en el cotxe.
    • Transformacions energètiques i possibles pràctiques
    • Esquema de connexions elèctriques.
  • Maleta Casa_garatge MCG06.
  • Processos que tenen lloc a l'electrolitzador i la pila
  
Seminari Permanent de Física i Química.

Resum Taller.(AD)

  • Introducció al Projecte Energies Alternatives a l’Aula EAA.
  • La Posada en marxa del Cotxe Hidrogenosolar  CHS06.
  • Pràctiques electrolitzador.
    • E1-Electrolisi de l’aigua (nivell Secundària).
    • E4-Rendiment energètic (nivell Batxillerat).
    

TREBALLS DE RECERCA RELACIONATS AMB EL PROJECTE EAA
En els IES Baldiri Guilera i de Castellar s'han realitzat Treballs de Recerca relacionats amb aquests temes:
  • ES Baldiri Guilera (El Prat)
  • IES Castellar
    • Cotxe Hidrogenosolar
    • Cotxe d'hidrogen generat mitjançant borohidrurs
    • Producció fotocatalítica d'hidrogen
^