15. Gorivi članci, vodik kao alternativno gorivo, automobili na vodik, hibridni automobili

Gorivi članci, vodik kao alternativno gorivo, automobili na vodik, hibridni automobili

screenshot-at-oct-10-14-25-16

Ključno pitanje

Može li vodik kao alternativno gorivo zamijeniti benzin i naftu?

Odgojno-obrazovni cilj

Upoznati učenike s primjenom vodika kao alternativnog goriva. Osposobiti ih za timski rad, suradnju i međusobno uvažavanje, upoznati ih s osnovnim znanstvenim postupcima kao što su skupljanje podataka i prikaz podataka. Omogućiti učenicima preuzimanje uloge znanstvenika, omogućiti im razvijanje ekološke osviještenosti kod razmatranja primjene alternativnih goriva.

Ishodi učenja

  • Definirati prednosti i nedostatke gorivnog članka vodik-kisik.
  • Poznavati reakcije u gorivnom članku vodik-kisik.
  • Primijeniti znanje o gorivnom članku vodik-kisik na druge gorivne članke.
  • Upoznati princip rada hibridnih automobila.

Nastavna pomagala

Udžbenik, radni listić s pitanjima za provjeru znanja, projektor

ICT izvori znanja

Vrijeme potrebno za planirane aktivnosti

Jedan školski sat

Nastavne metode i strategije

Usmeno izlaganje, razgovor, rad na tekstu

Ključni pojmovi

Gorivni članak, vodik kao gorivo, katodna i anodna reakcija,hibridni automobil.

Tijek nastavnih sati (artikulacija sata)

UVODNI DIO Nastavnik na prethodnom satu najavljuje temu i nakon što učenici odaberu grupe dogovara što će grupe istražiti, prijedlog tema: Povijesni pregled gorivnog članka, Princip rada, Prednosti i nedostatci vodika kao goriva, Hibridni automobili. Učenici podijeljeni u grupe kratko govore o provedenim istraživanjima, objašnjavaju kojim su se izvorima služili i na koji su način međusobno surađivali.

GLAVNI DIO Nastavnik objašnjava učenicima princip rada gorivnog članka nadovezujući se na njihova istraživanja. Naglašava da je gorivni članak elektrokemijski uređaj za izravnu pretvorbu kemijske u električnu energiju odnosno “elektrokemijski motor”. Velika uporabna vrijednost g č. temelji se na visokoj učinkovitosti pretvorbe kemijske u električnu energiju i vrlo malom utjecaju na okoliš.

Nastavnik ispisuje reakcije na elektrodama gorivnog članka vodik-kisik: Anodna reakcija: 2 H2 → 4 H+ + 4 e-

Katodna reakcija: O2 + 4 H+ + 4 e- → 2 H2O

Ukupna reakcija: 2 H2 + O2 → 2 H2O

Objašnjava i nadopunjuje prednosti gorivnih članaka(Povoljni su za okoliš -produkt je voda, ako je gorivo dobiveno uporabom obnovljivih izvora energije manje su štetni, smanjuju nastajanje gradskog smoga i emisiju štetnih plinova, visoko su učinkoviti u pretvorbi energije, zanimljiv i šokantan podatak- onečišćenje zraka uzrokovano vozilima ubija dvostruko više ljudi u odnosu na poginule u prometnim nesrećama).

Učenici bilježe svoja opažanja i donose zaključke o nedostatcima gorivnih članaka (proizvodnja vodika, upravljanje vodom, razgradnja i korozija materijala (niske i visoke temperature, pH), pokretanje procesa, skladištenje vodika).

Nastavnik s učenicima raspravlja o hibridnim automobilima, oni za pokretanje koriste dva ili više izvora energije, umjesto jednog kao kod tradicionalnih automobila. Najčešća je kombinacija benzinskog ili dizelskog motora s elektromotorom, kao što je to slučaj kod Toyote Auris. Hibridni automobili pridonose značajnom smanjenju emisije štetnih plinova i potrošnje goriva u cestovnom prometu.

Nastavnik zajedno s učenicima navodi osnovne osnovne kriterije ocjenjivanja potencijalnih goriva: (mogućnost masovne proizvodnje, mogućnost proizvodnje iz obnovljivih izvora, ekonomski aspekt primjenepotencijalnog goriva odnosno cijena goriva, utjecaj na okoliš, stupanj opasnosti pri manipulaciji, specifičnost pripreme).

ZAVRŠNI DIO Nakon izlaganja prednosti i nedostataka nastavnik raspravlja s učenicima i donose zaključke. Učenici ukratko analiziraju rad svih grupa, daju svoje osvrte i komentare. Učenici rješavaju radni listić.

Provjera postignutih ishoda učenja

Provjera postignutih ishoda bit će provedena kroz pitanja i zadatke kojima će se ponoviti naučeno na satu (radni listić).

Radni listić

  1. Zadatak Navedite prednosti gorivnog članka vodik-kisik.
  2. Zadatak Katodna reakcija u gorivnom članku vodik-kisik je:
    1. a) 2 H2 → 4 H+ + 4 e
    2. b) O2 + 4 H+ + 4 e- → 2 H2O
    3. c) 2 H2 + O2 → 2 H2O
    4. d) 2 H2 → 4 H+ + 4 e-
  3. Zadatak Za analizu alkohola u krvi danas se uspješno primjenjuje reakcija na bazi gorivnog članka. Alkohol je gorivo, a oksidans je kisik iz zraka. Elektrolit je fosforna kiselina. Alkohol se oksidira u octenu kiselinu, a reakcija oksidacije je ista kao u gorivnom članku vodik-kisik. Napiši tu reakciju.
  4. Navedi prednosti električnih vozila u odnosu na vozila s konvencionalnim motorima s unutarnjim izgaranjem.