Wasserstoff/Sauerstoff Brennstoffzelle
Allgemeine Hinweise zum Experimentieren und Disclaimer beachten!
Einleitung
Wasserstoff wird eine große Rolle bei der Energiewende als sauberer und umweltfreundlicher Energieträger zugeschrieben. Im folgenden Versuch wird eine sehr einfache Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle als Demonstration dieses Prinzips gebaut und anschließend der Kurzschlussstrom und die Leerlaufspannung gemessen.
Schwierigkeitsgrad
Schülerexperiment - einfach
Geräte
Becherglas 500 ml, Kristallisierschale, 2 Kohleelektroden, Stativmaterial, Multimeter, Labornetzgerät, Kabel, Krokodilklemmen
Chemikalien
Kaliumhydroxid
Durchführung
In dem Becherglas wird eine ca. 6 molare Kalilauge aus 135 g Kaliumhydroxid und 400 ml Wasser vorbereitet. Anschließend wird damit die Kristallisierschale befüllt und die Kohleelektroden mittels Klemmen mit ausreichend Abstand zueinander sowie zum Glas befestigt.
Die Elektroden werden nun über Krokodilklemmen mit dem Labornetzgerät verbunden und für 2 Minuten eine Spannung von 4,5 Volt angelegt (je nach Zellwiderstand ergeben sich 2-3 A). Im Anschluss daran wird das Netzgerät ausgeschalten, die Klemmen entfernt und mit einem Multimeter die Leerlaufspannung (ca. 1.7 V) sowie der Kurzschlussstrom (Peak: 130 mA) gemessen.
Entsorgung
Die entstandene Lauge wird neutralisiert und kann im Abguss entsorgt werden.
Erklärung
Im obigen Modellversuch wird durch Elektrolyse zuerst der Wasserstoff beziehungsweise Sauerstoff an den jeweiligen Kohleelektroden entwickelt.
Die dabei entstehenden Gase H2 und O2 diffundieren in die feinporige Kohleoberfläche ein und reichen zur kurzzeitigen Demonstration des Prinzips aus.
Wird nun das Netzgerät ausgeschalten und ein Verbraucher (Multimeter) an den Kreislauf angeschlossen läuft folgende Rückreaktion ab:
Insgesamt läuft somit folgende Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff unter Energieabgabe zu Wasser ab: