Chemie begreifen, Schulbuch

Worum geht es? Was lässt sich beobachten? Überlegungen Brennstoffzellen R5 209 Man kann energiereiche Stoffteilchen benützen, um damit Maschinen zu betreiben. Zurzeit dienen dazu überwiegend Moleküle, die im Erdöl enthalten sind. Da die Vorräte an fossilen Brennstoffen begrenzt sind, müssen in Zukunft erneuerbare Energiequellen eingesetzt werden. Das Ziel ist zu erkennen, dass dabei die Wasser- stofftechnologie und Brennstoffzellen eine wichtige Rolle spielen können. Die Sonne sendet im Jahresdurchschnitt in einer Sekunde ca. 360 Joule Energie pro m 2 auf die Erdoberfläche. Die menschliche Zivilisation verbraucht ca. 4,5 . 10 13 Joule pro Sekunde. Durch Solarkraftwerke ist es möglich, die ein- fallende Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Um Sonnenenergie zu speichern und zu transportieren, kann sie zunächst zur Elektrolyse von Wasser verwendet werden. Der ständig nachproduzierbare Wasserstoff lässt sich bei Bedarf optimal als Energiequelle be- nützen. Die Erde besitzt eine Oberfläche von ca. 500 000 000 km 2 . Wie viel Mal ist die einfal- lende Sonnenenergie größer als die Energie- menge, die die menschliche Zivilisation verbraucht? Wie viele km 2 (eine 100%ige Energieumwandlung vorausgesetzt) müssten mit Solarkraftwerken verbaut werden, um den Weltenergieverbrauch zu decken? Wie oft passt das Staatsgebiet von Österreich in diese Fläche? Nach welchem Prinzip funktionieren galvanische Elemente? Welche Besonderheiten weisen Brennstoffzellen gegenüber gewöhn- lichen Batterien auf? Warum reagieren Wasser- stoff und Sauerstoff nicht unmittelbar mitein- ander? Die Beantwortung der Fragen von Testaufgabe 11 hilft, die Wirkungsweise einer Brennstoff- zelle zu verstehen. Sonnenenergie ∆ H + 2 H 2 O 2 H 2 + O 2 Hydrosphäre Behälter Atmosphäre ∆ H + 2 H 2 O 2 H 2 + O 2 technische Nutzung für Verbrennungsmotoren, Düsenantriebe oder Brennstoffzellen Testaufgabe 11 : Anorganische Reaktionen H 2 + O 2 H 2 O 1. Die Reaktionsgleichung ist zu vervollständigen. 2. Die Hinreaktion ist eine -Reaktion. 3. Der Minimalumsatz lautet: 4. Welche Größe drückt die Triebkraft von H 2 aus? Der entsprechende Zahlenwert ist für H 2 : 0 . Wie ist diese Größe definiert? 5. Welche Eigenschaft wird durch den Zahlenwert ausgedrückt? 6. Diese Eigenschaft wirkt sich günstig / teilweise unterstützend / ungünstig auf die Hinreaktion aus. 7. Welche Beobachtung ist aufgrund der Hinreaktion zu erwarten? 8. Der Aufbau der an der Reaktion beteiligten mehratomigen Stoffteilchen ist zu zeichnen. Wenn möglich, sind Schema und Teilgleichungen der Reaktion anzugeben. (Nicht Zutreffendes streichen!) Wasserstoff Schema einer Brennstoffzelle Sauerstoff (Luft) – + Hier wird es anschaulicher Nur v zu Prüfzwecken – Eige tum g des Verlags öbv