AH 19.65 Experimente zur Photosynthese 250606.pdf

Da auch viele technische Einrichtungen, z.B. Autos, ihre Energie daraus gewinnen,
dass im Treibstoff enthaltener Wasserstoff mit dem aus der Luft stammenden
Sauerstoff verbunden wird und, im Falle des Autos als Wasser aus dem Auspuff
tropft oder bei Flugzeugen als Kondensstreifen sichtbar wird, sollte der
Hydrolyse und der Knallgasreaktion ein eigener Abschnitt gewidmet werden.
Hydrolyse
Ein Solarmodul, bestehend aus vielen Solarzellen, liefert Gleichstrom der zur
Hydrolyse verwendet werden kann. Dazu bedarf es lediglich zweier getrennt
angeordneter Elektroden aus einem reaktionsträgen Edelmetall (Platin) und Wasser,
dass zur Erhöhung der Leitfähigkeit mit einigen Tropfen verdünnter Schwefelsäure
angereichert wird.
Schon wenn man zwei an den positiven und negativen Gleichstromausgang eines
Netzgerätes* angeschlossene Stecker ins Wasser taucht sieht man Bläschen
aufsteigen. Mit steigender Spannung nimmt ihre Zahl zu.
Mit dem „Hoffmannschen Wasserzersetzungsapparat“* lässt sich der Vorgang
genauer untersuchen, zumal die mit Skalen versehenen Auffanggefäße eine
Quantifizierung des Prozesses ermöglichen und die Elektroden aus korrosionsfestem
Platin bestehen. Im Schulbiologiezentrum Hannover kann das elektrische Energie
liefernde „Muskelkraftwerk“ – ein umgebauter Heimtrainer – direkt an das Hydrolysegerät
angeschlossen werden. Damit wird auch körperlich erfahrbar wie viel Energie
zur Erzeugung der für die spätere Knallgasreaktion notwendigen Gase nötig ist.
Knallgasreaktion
Die bei der Hydrolyse entstandenen Gase werden nacheinander mit dem
Kolbenprober über Gummischläuche abgezogen. Wir empfehlen, zunächst den
Sauerstoff, dann erst den leichter flüchtigen Wasserstoff abzuziehen.
Das Gasgemisch wird in eine mit Wasser und etwas Spülmittel versehene flache
Schale gegeben. Die Blasen werden mittels eines langen Stabes, an dessen Ende
sich ein mit Knetmasse befestigtes Streichholz befindet, zur Explosion gebracht.
Dabei sollten alle Umstehenden zum Druckausgleich zwischen Mittelohr und
Mundraum den Mund weit aufmachen! Am besten sagen alle staunend „Aaah“!
Brennstoffzellentechnik
Die Brennstoffzelle spaltet unter elektrischem
Energieeinsatz Wasser und nutzt den
entstandenen Wasser- und Sauerstoff um
daraus elektrischen Strom zu machen. Der
Vorteil ist, dass die beiden umweltfreundlichen
und relativ ungefährlichen Gase als Energieträger
bis zu ihrer Nutzung zwischengespeichert
werden können.
Ein von einer Brennstoffzelle betriebenes
Modellauto (Schul-LAB IGS Mühlenberg) macht
die Technik deutlich: Ein auf dem Modell
angebrachtes Solarmodul erzeugt in der Sonne Gleichstrom, der in der Brennstoffzelle
zur Hydrolyse des Wassers verwendet wird. Die beiden, unterschiedlich großen
Tanks füllen sich mit Wasserstoff bzw. Sauerstoff im Verhältnis 2:1. Sobald der Motor
mit der Brennstoffzelle verbunden wird beginnt diese, die beiden Gase wieder zu
Wasser zu vereinen. Dabei entsteht der zum Antrieb des Motors nötige Strom.
Schulbiologiezentrum Hannover, Arbeitshilfe 19.65 „Experimente zur Photosynthese“
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