Impuls Chemie 4, Schulbuch

Besondere Elemente 3 Fahrzeuge mit Brennstoffzellen werden mit Wasserstoff betankt. Wasserstoff – der ursprüngliche „Stoff der Welt“ Wasserstoff ist das häufigste Element des Universums. Sterne, wie die Sonne, bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff. Die Energie der Sonne entsteht bei der Kernfusion (Verschmelzung von Wasserstoffkernen). Dabei verschmilzt Wasserstoff zum Edelgas Helium und anderen Elementen. Wasserstoff kommt wie Sauerstoff nicht als Atom, sondern als Molekül H 2 vor, meistens aber in gebundener Form (zB H 2 O oder CH 4 ). Gewonnen wird Wasserstoff durch aufwändige Verfahren zB aus Methan (CH 4 ) oder durch die Elektrolyse von Wasser (H 2 O). Er kann auch durch die Reaktion einer Säure mit einem unedlen Metall, wie zB Zink, gewonnen werden. Die Dichte von Wasserstoff ist ca. 14-mal geringer als die von Luft. Damit ist Wasserstoff das leichteste aller Elemente. Wasserstoff (H 2 ) ist ein farbloses, geruchloses und brennbares Gas. Er hat eine ca. 14-mal geringere Dichte als Luft. In der Industrie wird Wasserstoff zur Herstellung von Ammoniak (NH 3 ) zB für die Düngemittelindustrie benötigt. Er findet auch Verwendung als Treibstoff bei Raketentriebwerken. Expertinnen und Experten setzen auf Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. Die chemische Energie des Wasserstoffs wird in Brennstoffzellen durch einen elektrochemischen Prozess unmittelbar in elektrische Energie und Wärme umgesetzt. Bei dieser Reaktion bildet sich aus dem Sauerstoff der Luft und Wasserstoff Wasser. An der Anode wird Wasserstoff in Elektronen und Protonen zerlegt (oxidiert). Die Protonen wandern durch die Membran Richtung Katode. Die Elektronen bewegen sich über einen elektrischen Leiter Richtung Katode. Dabei wird eine Spannung von mehr als 0,7 Volt erzeugt. An der Katode wird Sauerstoff reduziert (Aufnahme von Elektronen). Der reduzierte Sauerstoff und die Protonen verbinden sich anschließend zu Wasser (H 2 O). Mehr zur Oxidation und Reduktion erfährst du ab Seite 42. Die Brennstoffzelle kann man zB in Autos als Stromquelle für einen Elektromotor verwenden. M Als 1772 der deutsch-schwedische Apotheker Carl Wilhelm Scheele den Sauerstoff entdeckte, nannte er ihn „Feuerluft“. Damals wusste man noch sehr wenig über die chemischen Vorgänge bei einer Verbrennung. Erst der Franzose Antoine Lavoisier erforschte, dass bei jeder Verbrennung eine Verbindung mit Sauerstoff entsteht. Seinen Namen erhielt der Sauerstoff aufgrund der damaligen Meinung, er sei für die Bildung von Säuren verantwortlich. Erst später wurde Wasserstoff als Grund für den Säurecharakter erkannt. Bei seinen vielen Experimenten mit Sauerstoff entdeckte Lavoisier, dass bei der Knallgasreaktion mit Wasserstoff Wasser gebildet wird. Deswegen taufte er das Gas hydro-gène ( hydro … Wasser, griech.; genes … erzeugend): Hydrogenium, zu Deutsch Wasserstoff. Ein mit Wasserstoff gefüllter Ballon wird entzündet. 29 Schema einer Brennstoffzelle Wasser H 2 O Wasser- sto -Ion H + Anode Elektrolyt- Membran Kathode Gleichstrom O 2 aus der Luft Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv