Grätzelzelle

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.

Klimawandel

UFZ-EE-Monitor


Der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung betrug im Jahr 2010 bereits 17% und stieg im ersten Halbjahr 2011 auf rund 20% an. Ziel der Bundesregierung ist es, diesen Beitrag bis spätestens 2020 auf mindestens 35% zu erhöhen. (Quelle: BMWi)

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 Versuche zu diesem Thema an. In den beiden Teilversuchen Grätzelzelle und Brennstoffzelle können parallel jeweils acht Schüler arbeiten. Nach der Mittagspause können die Teilnehmer der Gruppen die Arbeitsplätze/Themen tauschen.

Brennstoffzelle 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.


Dauer:
in Kombination mit Grätzelzelle 9:00 - 15:00 Uhr

Teilnehmerzahl:
in Kombination mit dem Versuch Grätzelzelle insges. max. 24 Schüler

Organisation:
Stationsarbeit in Zweiergruppen

Durchführung:
Nach einer Theorieeinheit zum Thema Brennstoffzellentechnologie arbeiten die Schüler zeitgleich an jeweils einer Station. Wechsel im Kreisbetrieb nach jeweils ca. 15 Minuten

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.

Hinweis:
Dieser Versuch wird mit dem Versuch Grätzelzelle kombiniert.
Beide Versuche dauern etwa gleich lang und ergänzen sich thematisch zu einer geschlossenen Einheit.

Grätzelzelle 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.


Dauer:
in Kombination mit Brennstoffzelle 9:00 - 15:00 Uhr

Teilnehmerzahl:
in Kombination mit dem Versuch Brennstoffzelle insges. max. 24 Schüler

Organisation:
Arbeit in Zweiergruppen

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.

Hinweis:
Dieser Versuch wird mit dem Versuch Brennstoffzelle kombiniert.
Beide Versuche dauern etwa gleich lang und ergänzen sich thematisch zu einer geschlossenen Einheit.