Erneuerbare Energien
Nach der Entscheidung der Bundesregierung, verstärkt auf die Nutzung umweltschonender Energieträger zurückzugreifen um den Energiebedarf in Deutschland abzudecken, sind neue Technologien und die Optimierung bestehender Methoden in diesem Bereich notwendig. Auch das Thema Klimawandel spielt in diesem Zusammenhang eine große Rolle und ist ein Forschungsthema am UFZ.
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Energie in Deutschland
Dieses Versuchsangebot ermöglicht einen praktischen Einstieg in das Thema der nachhaltigen Energieversorgung der Zukunft. Welche Energieträger stehen uns zur Verfügung? Welche Methoden zur Nutzung dieser Energien existieren und wie können sie optimiert werden? Aktuell gibt es parallel verschiedene Verbrennungsmotoren auf dem Markt. Warum soll es keine verschiedenen Solarzell-Typen geben? Die Grätzel-Zelle ist ein aktuelles Beispiel für diese Entwicklung. Beim Bau einer Grätzel-Zelle der ersten Generation erhalten Schüler einen Einblick in diese Technologie.
Energieeffizient, sicher und ständig abrufbereit zu speichern und zu transportieren, ist eine der zentralen Fragen unserer Gegenwart. Wird die Brennstoffzellen-Technologie die Lösung dieser Frage sein? Wie funktioniert eine Brennstoffzelle und welche Brennstoffe können genutzt werden?
Das Schülerlabor bietet zwei Versuchsteile zu diesem Thema an.
Beim Versuchsteil zum Thema Grätzelzelle erhalten alle Teilnehmenden einen Einblick in alternative Solarzellen und bauen selbst eine Grätzelzelle.
Beim Versuchsteil zum Thema Brennstoffzelle werden die Grundlagen der Funktion von Brennstoffzellen erläutert und im Labor werden mit verschiedenen Zellen Messungen durchgeführt.
Dauer:
9:00 - ca. 15:00 Uhr
Teilnehmerzahl:
16 SuS (max. 24 nach Absprache)
Organisation:
Stationsarbeit in Zweiergruppen
Eine Einführung in die Arbeitsweise von Brennstoffzellen, den Umgang damit und einen Einblick in den inneren Aufbau selbiger bekommen die Teilnehmer dieses Kurses.
Energieeffizient, sicher und ständig abrufbereit zu speichern und zu transportieren ist eine der zentralen Fragen unserer Gegenwart:
- Wird die Brennstoffzellentechnologie die Lösung dieser Frage sein?
- Was "brennt" in einer Brennstoffzelle?
- Mit welchen Brennstoffen kann ich diese Energiewandler betreiben?
- Wie sieht eine Brennstoffzelle von innen aus?
Diese Fragen werden theoretisch und praktisch beantwortet.
Durchführung:
Nach einer Theorieeinheit zum Thema Brennstoffzellentechnologie arbeiten die Schüler zeitgleich an jeweils einer Station.
Teilstationen:
- - Aufbau einer Brennstoffzelle (Demontage und Montage)
- - Leistungstest einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle
- - Leistungstest einer Wasserstoff-Luft-Brennstoffzelle
- - Leistungstest einer Methanol-Brennstoffzelle
- - Leistungstest einer Ethanol-Brennstoffzelle
Gemeinsame Auswertung der Ergebnisse und Diskussion möglicher technischer Einsatzgebiete von Brennstoffzellen.
Als Alternative zur bekannten Silizium-Solarzelle existiert seit 20 Jahren die Grätzelzelle. Dieser Typ von Solarzellen orientiert sich sehr stark an den Vorgängen in der Fotosynthese.
Modernen Grätzelzellen wird eine höhere Effektivität und ein umfassenderer Einsatzbereich als ihren Silizium-Vorgängern vorausgesagt.
Dieser Versuch steht als Beispiel für die Innovationen im Bereich der Forschung für die Nutzung von Alternativenergien.
Durchführung:
Die Schüler arbeiten in Zweiergruppen. Jede Gruppe hat ihren eigenen Arbeitsplatz.
Der Versuch beginnt mit dem Beschichten der Bausteine der Grätzelzelle.
Anschließend wird der Farbstoff aufgebracht und die Zelle zusammengebaut. Nach Zugabe des Elektrolyten kann die funktionstüchtige Grätzelzelle auf ihre Leistungsfähigkeit getestet werden.