RedOx-Projekt in der Oberstufe: Angewandte RedOx-Gleichgewichte mit Hilfe von Halbzellen aus der Projektarbeit heraus - ich bin begeistert!
Hier nochmals der ursprüngliche Projektauftrag P1
Im Projektauftrag P1 muss eine Zwischenspeicherlösung gefunden werden, die als Pufferspeicher für Stromspitzen funktioniert.
Ansatz: Galvanisches Element aus Kohle- und Zink-Halbzelle verbunden mit Elektrolyse
Das Projektteam aus meinem Parallelkurs mit der Aufgabe P1 entschloss sich heute, mit Lithiumionen zu experimentieren. Ihren Ansatz kann man sich als Galvanisches Element aus einer Kohle- und einer Zinnhalbzelle mit verschiedenen Carbonatlösungen und Litiumperchlorat als Elektrolyt vorstellen.
Von den Schülerinnen der Gruppe wurde eine Anleitung gefunden, von der wir heute deutlich abweichen mussten, da wir keine Organocarbonate zur Verfügung hatten.
Die ursprüngliche, von den Schülerinnen gefundene GBU, die in diesem Artikel zum Download angeboten wird, zeigt auch die ursprüngliche Versuchsdurchführung auf.
Anstelle der Organocarbonate, testeten wir anorganische Elektrolyte auf Carbonat-Basis:
- Ammoniumcarbonat
- Ammoniumhydrogencarbonat und
- Calciumcarbonat
Der erste Ansatz der Schülerinnen war in 300 ml entmineralisiertes Wasser jeweils zwei Spatel voll der Ammoniumcarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat-, Calciumcarbonat- und Litiumperchlorat zu lösen und ein Galvanisches Element aus den Halbzellen Kohlenstoff und Zinn aufzubauen.
Der Ladevorgang
Im ersten Schritt lud das Team mit 10, dann mit 15 Volt Gleichspannung das Galvanische Element für 5 min. auf. Es war deutlich eine Gasentwicklung zu sehen, Lithium schied sich am Zinn ab, Kohle ging in Lösung. Für spätere Versuche berieten wir, dass das Gas zur weiteren Gefährdungsbeurteilung des neuartigen Akkumulators bzw. zur Wirtschaftlichkeitsrechnung noch bestimmt werden müsste. Wir haben uns auf die Glimmspan- bzw. Knallgasprobe geeinigt.
Der Entladevorgang
Dann wurde das Galvanische Element mit Hilfe eines Elektromotors mit Propeller entladen. Dabei wurde die Zeit gestoppt, bis der Propeller zum Stillstand kam.
Finetuning
Um herauszufinden, welches Elektrolyt das effektivste ist, wurde der Versuch mit den einzelnen Elektrolytlösungen (Ammoniiumcarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat und Calciumcarbonat) wiederholt. In dieser ersten Versuchsreihe konnte Calciumcarbonat als effektiver Elektrolyt ausgeschlossen werden.
Leider war die Zeit wieder viel zu kurz, um vollständige Versuchsreihen ausführen zu können. Die Schülerinnen und Schüler sind nun mit dem heutigen Tag erst einmal vom Unterricht befreit. Abi steht ja bekanntlich ab nächster Woche vor der Tür.
Ich freu mich schon wieder darauf, wenn der Pflichtunterricht von unseren Abiturientinnen und Abiturienten wieder aufgenommen werden muss, um dieses durchaus spannende Projekt weiterzuführen.
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