Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 81 Nichtmetalle und technische Gase 6 V 6.1 Herstellung von Wasserstoff und Knallgasprobe Geräte und Chemikalien: Zink gekörnt , HCl verdünnt , Reagenzglas mit seitlichem Ansatz, Gummischlauch oder gewinkeltes Glasrohr, Stopfen, Pneumatische Wanne mit Wasser gefüllt, Reagenzgläser, Gasbrenner, Reagenzglasgestell Durchführung: Versuchsaufbau laut Skizze, am besten zu zweit arbeiten a) Wanne mit Wasser füllen. Einige Zinkkörner in das große Reagenzglas füllen. Etwa 5 cm hoch Salzsäure darauf füllen und mit dem Stopfen verschließen. Sobald das erste Reagenzglas gefüllt ist, diese aus der Wanne heben, sofort mit einem Stopfen verschließen und in das Reagenzglasgestell stellen. Glasrohr bzw. Schlauch unter das nächste Reagenzglas schieben usw. Knallgasprobe: b) Mind. 2 Meter von der Gasentwicklungsapparatur ent- fernen! Brenner anzünden, Reagenzglas mit der Öffnung nach un- ten halten. Reagenzglas öffnen, ganz hinten angreifen und mit der Öffnung ganz nahe an die Brennerflamme halten. Keine Angst, das Reagenzglas fliegt nicht davon! Bei einem leisen „Plopp“ handelt es sich um die Verbren- nung von reinem Wasserstoff. Ein Pfeifgeräusch/Knall zeigt ein Wasserstoff/Sauerstoff- Gemisch an. Wiederhole den Versuch, indem du das Reagenzglas 5 s, 7s, 10 s vorher öffnest. ® wer in der Gruppe erzeugt das lauteste Geräusch? Entsorgung: Lösung enthält Zinkchlorid ® Behälter S für schwermetall- haltige Abfälle e Abb. 6.1: Versuchsaufbau Nun, es haben sich doch mehr Schwierigkeiten ergeben als gedacht. Aber zuerst mal: Wie kann man den Wasserstoff als Benzinalternative verwenden? Eine Möglichkeit ist, ihn ganz normal in Motoren zu ver- brennen. Motoren müssen dafür nur geringfügig umgebaut werden. Die zweite Möglichkeit ist die des Einsatzes einer Brenn- stoffzelle. Eine Brennstoffzelle funktioniert wie eine Batte- rie, in die ständig Nachschub hineingepumpt wird, sodass sie nie „leer“ wird. In der Wasserstoff-betriebenen Brenn- stoffzelle wird der Vorgang der Elektrolyse umgekehrt: Aus Wasserstoff und Sauerstoff entsteht Wasser und elekt- rischer Strom, es gibt keine schädlichen Abgase. Genaueres zur Funktion einer Brennstoffzelle in Kap. 8, S. 128. Der Wirkungsgrad ist dabei sehr hoch, es gibt also wenig Energieverluste durch Reibung, das ist der größte Vorteil der Brennstoffzelle. Der entstehende Strom treibt dann einen Elektromotor an, Brennstoffzellenautos sind also im Prinzip Elektroautos. Mit dem Unterschied, dass sie nicht ewig an der Steckdose hängen müssen, um geladen zu werden. Man tankt nur den Wasserstoff nach, was ungefähr genauso lang dauert wie Benzin zu tanken. Und die Reichweite ist sehr viel höher als bei herkömmlichen Elektroautos. Wo liegen aber die Probleme? Nun, Wasserstoff ist als Gas kompliziert zu handhaben. Man kann ihn nicht einfach in Tanks füllen wie Diesel oder Benzin. Um nennenswerte Men- gen transportieren zu können, muss man ihn unter Kühlung und Druck verflüssigen. Wasserstoff als Flüssigkeit muss in spezieller Kühlung und speziellen Isolierbehältern gelagert werden. Etwa 30–40% der Energie, die man später heraus- bekommt, verbraucht diese Kühlung. Der kalte Flüssigwas- serstoff erfordert auch ganz neue technische Ausstattungen der Tankanlagen. Der Preis spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle: noch ist die Wasserstoffgewinnung sehr teuer, und auch die Brenn- stoffzelle selbst ist teuer in der Herstellung (dafür sorgt vor allem das benötigte Platin), von den fertigen Autos gar nicht zu sprechen. Und wenn etwas teuer ist, ist der Markt dafür natürlich entsprechend klein, dh. es gibt nur wenige Leute, die so ein Produkt kaufen würden. Wenn wiederum Abb. 6.2: Schema Brennstoffzelle Abb. 6.3: Schema Wasserstofftank und Brennstoff- zelle in einem Auto Nur z Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv