Seminar und Praktikum zur Didaktik der Physik
Versuchskarte zu experimentellen Themen
 

Datum: 12.06.07


Titel: Brennstoffzelle


 

 


unilogo.gof

Versuchsnr.: 04


Namen: Axel Frey, Sylvia Hagmayer


Gruppe: C


DP Physik


 

Versuchsaufbauten
mit Parametern

 

Geräte
mit Firmenangabe

Schülerübungskasten Brennstoffzelle, Solar-Wasserstoff-Technologie (Heliocentris)

Inhalt:

-          Solarmodul

-          Elektrolyseur mit Gasspeichern +Überlaufrohre

-          Brennstoffzelle

-          Verbraucher-Messbox

-          Messkabel

-          Silikonschläuche

-          2 Verschlussstopfen

-          Stoppuhr

-          Sonstige benötigte Materialien:

-          Destilliertes Wasser

-          Sonnenlicht

Durchführung

Montage der Anlage:

Die beiden Stopfen an den Rohrenden des Elektrolyseurs werden jeweils mit etwas destilliertem Wasser angefeuchtet und die Überlaufrohre auf die Stopfen gedrückt bis sie fest auf den Rohrenden sitzen. Die 2 langen Silikonschläuche werden auf die beiden Gasauslässe der Gasspeicher geschoben. Diese Schläuche dienen als Gasführung vom Elektrolyseur zur Brennstoffzelle. Der Silikonschlauch vom Gasauslass des Wasserstoffs am Elektrolyseur wird mit dem Gaseinlass des Wasserstoffs an der Brennstoffzelle verbunden. Mit der Sauerstoffseite wird analog verfahren. Mit Hilfe einer Spritzflasche wird destilliertes Wasser in die beiden Gasspeicher bis zur 0 ml Markierung eingefüllt. Der Elektrolyseur wird mit dem Solarmodul, die Brennstoffzelle mit der Verbraucher-Messbox verbunden.

Inbetriebnahme der Anlage:

Das Solarmodul wird so in die Sonne gestellt, dass es gleichmäßig beleuchtet wird. Im Elektrolyseur ist eine Gasentwicklung zu erkennen. Die Elektrolyse wird 20 min betrieben um die Brennstoffzelle ausreichend mit Gas zu versorgen. Anschließend wird die Verbraucher-Messbox eingeschaltet und der Drehschalter auf Stellung „Motor“ gestellt.

Resultate
möglichst quantitative

Es kann beobachtet werden, dass mit Hilfe der aufgeladenen Brennstoffzelle der Elektromotor angetrieben werden kann. Verdeutlichung: Nutzung von Solarenergie, Wirkungsweise einer Brennstoffzelle. Das Solarmodul wandelt die Energie des Sonnenlichts in Strom um. Der Strom spaltet das Wasser im Elektrolyseur in Wasserstoff und Sauerstoff. Die Gase können in den Gasspeichern im Elektrolyseur gespeichert werden. Wasserstoff und Sauerstoff werden in die Brennstoffzelle eingespeist. Dort wird die stark exotherm verlaufendeOxidation von Wasserstoff zur Stromerzeugung genutzt. Durch die räumliche Trennung der Reaktionspartner wird der größte Teil der chemischen Energie in elektrische Energie umgewandelt. Mit dieser kann der Elektromotor betrieben werden.

Bemerkungen
&
Tricks

Destilliertes Wasser reicht für die Elektrolyse aus.

Als Lichtquellen für das Solarmodul können auch andere Lichtquellen (z. B. Halogenlampe mit Reflektor, 150 W, siehe auch Bedienungsanleitung) verwendet werden (wurde nicht getestet)

An die Verbraucher-Messbox können verschiedene Verbraucher (Glühlampe, Widerstände) angeschlossen werden.

Gut beschriebene, einfache Bedienungsanleitung.

Übersichtlicher Aufbau. Aktueller und direkter Bezug zum „Alltag“, da die Komponenten identisch mit einer Solar-Wasserstoffanlage zur netzunabhängigen Stromversorgung sind.

Als Schülerversuch nicht ganz so geeignet, da relativ empfindliche Bauteile (z. B. Solarmodul).

Literatur

Heliocentris Energiesysteme GmbH, Rudower Chaussee 29, D-12489 Berlin