I giochi a torre come Jenga possono essere usati per spiegare agli scolari come funzionano le batterie agli ioni di litio, soddisfare un'esigenza educativa di comprendere meglio una fonte di energia che è diventata vitale per la vita di tutti i giorni.

Sebbene le batterie agli ioni di litio siano abbondanti in molti dei nostri dispositivi elettronici, dagli smartphone ai veicoli elettrici, le risorse disponibili per insegnare ai bambini come lavorano e perché sono importanti sono limitate.

Un team della School of Chemistry dell'Università di Birmingham, ha ideato uno strumento educativo che utilizza il gioco a torre Jenga per spiegare i processi in atto all'interno delle celle della batteria e l'elettrochimica dietro di esse. Il loro metodo è pubblicato nel Journal of Chemical Education .

Una batteria ricaricabile agli ioni di litio è costituita da un ossido e un elettrodo di grafite. Questi sono comunemente costruiti in strati separati con un elettrolita. Quando la batteria è carica, gli ioni di litio si spostano dalla grafite all'elettrodo di ossido tramite l'elettrolita. attuali collezionisti, su cui sono rivestiti gli elettrodi, consentire agli elettroni di muoversi attraverso un circuito esterno, fornendo potere.

Utilizzando gli strati di blocchi, i bambini possono avere un'idea di come è costruita la batteria e di come i diversi componenti interagiscono tra loro. La batteria Jenga può mostrare il funzionamento della batteria e le caratteristiche principali. L'intercalazione, o a strati, la chimica di carica e scarica di questo tipo di batteria può essere facilmente visualizzata. Rimuovendo alcuni blocchi vuoti nell'elettrodo di grafite (questi blocchi rappresentano lo spazio vuoto tra gli strati di grafite), uno studente può spostare i blocchi di ioni di litio dall'elettrodo di ossido all'elettrodo di grafite. Il processo inverso avverrà alla dimissione.

La semplicità di questa dimostrazione fornisce una base per spiegare la chimica complessa e le reazioni redox. Si può anche dimostrare l'importanza e la sicurezza del tasso di carica per le diverse applicazioni, quando gli studenti rimuovono i blocchi di ioni di litio dagli elettrodi di ossido a velocità variabili. La carica più rapida porta invariabilmente al collasso della struttura Jenga.

Il gioco del blocco torre può anche dimostrare come le prestazioni della batteria si riducano durante l'uso continuato, mostrando come i blocchi si spostano leggermente quando i blocchi di litio vengono rimossi e reinseriti.

La ricercatrice Elizabeth Driscoll spiega:"Le dimostrazioni pratiche sono note per essere un modo utile per supportare l'apprendimento:gli insegnanti spesso usano limoni o patate per spiegare le batterie convenzionali non ricaricabili, Per esempio. Ma sappiamo che l'elettrochimica è un'area difficile per gli insegnanti, che spesso porta a malintesi tra gli studenti. Volevamo progettare un'attività pratica che aiutasse a risolvere questo problema e spiegare questo tipo di ricaricabile".

Introducendo set di blocchi a torre con forti colori contrastanti e trame diverse, il team è stato anche in grado di ideare strumenti didattici più inclusivi per gli studenti non vedenti o ipovedenti.

Le attività sono state sperimentate con diverse scuole in visita nell'ultimo anno, tra cui:conferenza dimostrativa Top of the Bench della Royal Society of Chemistry, con riscontri positivi sia da docenti che da studenti. I set sono apparsi anche in occasione di eventi pubblici nei musei, dal museo della scienza ThinkTank di Birmingham al Museo della scienza di Manchester e alla Royal Institution di Londra.

Il prossimo passo per il team sarà consentire all'attività di essere ampiamente accessibile a più studenti e fornire supporto agli educatori su questi argomenti. I finanziamenti della Faraday Institution e della Royal Society of Chemistry hanno già permesso di fornire 100 piccoli set di jenga a una scuola secondaria di Birmingham. Saranno forniti anche set tattili per l'aula al New College Worcester e al servizio Bolton Sensory Support. Gli educatori interessati a produrre i propri set possono accedere alle istruzioni complete tramite il documento ad accesso aperto nel Journal of Chemical Education .