Wir nehmen wieder Schülergruppen im Klassenverband (Kohorten) auf und halten dabei die allgemeinen Hygieneregeln der Universität ein. Lehrkräfte wenden sich gerne an unsere Kurskoordination, Telefon 0551 39 28844.

Brennstoffzellen
Kurs für Schülergruppen

Eine Möglichkeit elektrische Energie zu speichern besteht darin, durch Elektrolyse aus Wasser Wasserstoff zu gewinnen. Wie bekomme ich aber aus Wasserstoff wieder Strom?

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Jahrgangsstufe
11
Dauer
1 Tag
Maximale Teilnehmerzahl
20

Experimente

  • Einfache Wasserstoff-Brennstoffzelle
  • Methanol-Brennstoffzelle als Direkt-Sauerstoffzelle
  • Brennstoffzellen mit Wasserstoffperoxid
  • PEM(Proton Exchange Membrane)-Brennstoffzellen

Im Zusammenhang mit der Energiewende in Deutschland beschäftigen sich zahlreiche Wissenschaftler mit der Erforschung und Optimierung von Energiespeichern. Eine Möglichkeit Energie zu speichern besteht darin, Strom aus erneuerbaren Quellen für die Gewinnung von Wasserstoff zu nutzen. Mit Hilfe einer Brennstoffzelle ist es anschließend möglich, die im Wasserstoff gespeicherte Energie wieder in Strom umzuwandeln. Aber, wie ist eine möglichst effizient arbeitende Brennstoffzelle aufgebaut?
Als Einstieg wird zunächst eine einfache wasserstoffbetriebene Brennstoffzelle untersucht und Elektroden-Material, Elektrolyt und Zellaufbau variiert. Ergänzend werden Experimente zur Elektrolyse von Wasser durchgeführt und die Zersetzungsspannung bestimmt. So werden die wichtigsten Kenntnisse für eine effiziente und nachhaltige Energieumwandlung erarbeitet.
Gleichzeitig werden Vor- und Nachteile von Wasserstoff als Energiespeicher, besonders der hohe Energieaufwand bei seiner Gewinnung offensichtlich. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden PEM-Brennstoffzellen untersucht und Zellen mit alternativen Brennstoffen ausprobiert und optimiert. Die Verwendungsmöglichkeiten der verschiedenen Brennstoffzellen, ihre Energie-Effizienz und Umweltverträglichkeit werden diskutiert.
Ergänzt werden kann der Kurs durch die Aufnahme von Kennlinien und Untersuchungen zum 1. Faradayschen Gesetz.

Unterrichtsbezug

Funktionsweise unterschiedlicher Brennstoffzellen; Elektrolyse als Umkehrung der Vorgänge im galvanischen Element; Phänomen der Überspannung; Zusammenhang zwischen der Zersetzungsspannung und der Zellspannung einer entsprechenden galvanischen Zelle; Einfluss von Katalysatoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit.

Sustainable Development Goals

SDG 7 Bezahlbare und saubere Energie
SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur
SDG 12 Nachhaltige/r Konsum und Produktion
SDG 13 Maßnahmen zum Klimaschutz