Skript zum AC-Teil - Anorganische Chemie, AK Röhr, Freiburg

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14 KAPITEL 1. ELEKTROCHEMIE 1 1.5 Zink-Luft-Batterie Geräte • 2 100-ml-Bechergläser • Zinkelektrode (Zinkblech) • poröse Kohleelektrode • Voltmeter (0...3 V) • Verbindungskabel • Krokodilklemmen • Glühlampe • Filterpapierstreifen Chemikalien • Natron- oder Kalilauge, c(MOH) = 3 mol l (ätzend, C) • ges. Kaliumnitrat-Lösung Salzbrücke (mit KNO3 getränktes Filterpapier) Zinkblech 1,05 V + − Natron− oder Kalilauge 3 mol/l Kohleelektrode Abb. 1.4: Modell einer Zink-Luft-Batterie Durchführung Man füllt in beide Bechergläser Natron- oder Kalilauge und verbindet sie mit einem in Kaliumnitrat-Lösung getränkten Filterpapierstreifen. In das eine Reagenzglas taucht man die Zinkelektrode, in das andere die Kohleelektrode. Man misst die Spannung. Auswertung Welche Elektrodenreaktionen laufen ab? Theorie Betrachtet man den Versuchsaufbau, so ist es im ersten Augenblick nicht offensichtlich, welche Teilreaktion an der Kohleelektrode abläuft. Nach kurzer Überlegung bleibt jedoch nur der Sauerstoff als Reaktionspartner. Es ergeben sich damit folgende Teilgleichungen. Zn + 4 OH − → [Zn(OH)4] 2− + 2 e − O2 + 2 H2O + 4 e − → 4 OH − Die Zink-Luft-Batterie wird als Großbatterie für Langzeitanwendungen eingesetzt, wie z.B. für Weidezaungeräte und Baustellenbeleuchtungen. Als Knopfzelle findet sie in Hörgeräten Verwendung. Literatur Handbuch der Experimentellen Chemie Sekundarbereich II, Band 6, S.168, s. [2] Chemie heute, SII, S.160, s. [3]
1.6. BRENNSTOFFZELLE 15 1.6 Brennstoffzelle Geräte • Gleichspannungsquelle (0...15 V) • Voltmeter (0...3 V) • Amperemeter (0...0,5 A) • U-Rohr mit Fritte, seitlichen Ansätzen und Befestigungsplatte • 2 palladinierte Nickeldrahtnetze • Verbindungskabel • Kleinmotor Chemikalien • Kalilauge, c(NaOH) = 5 mol l , (ätzend, C) 0V 10V + − 20V 01 01 01 01 01 01 01 01 1,05 V + − 01 01 01 01 01 01 01 01 Kleinmotor + − Nickeldrahtnetz− Elektrode Natronlauge 5 mol/l Abb. 1.5: Alkalische Brennstoffzelle mit palladinierten Nickeldrahtnetzen Durchführung Die beiden Schenkel des U-Rohrs werden mit Kalilauge bis unter die seitlichen Ansätze gefüllt. Die palladinierte Nickeldrahtnetz- Elektroden werden eingesetzt und es wird etwa 2 min mit ca. 5 V Gleichspannung elektrolysiert. Anschließend entfernt man das Netzgerät und schaltet das Voltmeter und Amperemeter zwischen die Elektroden und misst Spannung und Stromstärke. Zuletzt setzt man dann den Kleinmotor in den Stromkreis. Auswertung Welche Elektrodenreaktionen laufen ab? Theorie Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen sind wohl die sauberste Art Energie zu gewinnen. Wenn man den Wasserstoff und den Sauerstoff mit Hilfe der Sonnenenergie in Photovoltaikanlagen gewinnt, kann in Zukunft nichts mehr an diesem Weg der Energiebereitstellung vorbeigehen. Heute ist die Rentabilität noch nicht gewährleistet, da es noch einige technische Probleme gibt, gerade in Sachen Vorratstanks oder Infrastruktur. Literatur Handbuch der Experimentellen Chemie Sekundarbereich II, Band 6, S.178, s. [2]
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10.6. DIE DONNERBÜCHSE 93 10.6 Die
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