Brennstoffzellen / Lernpfad
Einführung
Brennstoffzellen - spezielle "elektrochemische Spannungsquellen"
Elektrochemische Spannungsquellen basieren auf dem Konzept des galvanischen Elements.
In einem galvanischen Element laufen eine Oxidation und eine Reduktion getrennt ab. Die Elektronen, die im Reaktionsgefäß mit der Oxidation frei werden, werden über einen Draht zum Reaktionsgefäß mit der Reduktion geleitet. Die beiden Reaktionsgefäße sind über ein Diaphragma elektrisch leitend verbunden, so dass ein elektrischer Stromkreis entsteht.
Galvanische Elemente, die nicht wieder aufgeladen werden können,
werden als Primärelemente oder Batterien bezeichnet.
Wiederaufladbare galvanische Elemente heißen Sekundärelemente
oder Akkumulatoren.
Ein bekanntes Primärelement ist die Taschenlampenbatterie, die man auch als Leclanché-Element bezeichnet. Hier wird Zink oxidiert und Mangandioxid (MnO 2 , "Braunstein") zu Mn 3+ reduziert.
Ein bekanntes Sekundärelement ist der Bleiakkumulator, der als "Autobatterie" bekannt ist. Hier werden Bleiatome zu Pb 2+ oxidiert und auf der anderen Seite Pb 4+ zu Pb 2+ reduziert.
Brennstoffzellen sind galvanische Elemente, bei denen die Stoffe, die oxidiert bzw. reduziert werden, kontinuierlich zugefügt und die Produkte kontinuierlich entzogen werden.
Die bekannteste Brennstoffzelle ist die Knallgaszelle, bei der Wasserstoff oxidiert und Sauerstoff reduziert wird, wobei Wasser entsteht.
Mehrwert für die Schülerinnen und Schüler
- Motivation durch Beschäftigung mit zukunftsorientierter Technik
- Einübung der Fähigkeit, aus vorgegebenen Websites Informationen zu exzerpieren
- Einübung von Gruppenarbeit
Die Webquest-Methode
- In einem Webquest beantworten Schülerinnen und Schüler eigenständig Fragestellungen, indem sie Informationen aus vorgegebenen Webressourcen exzerpieren, verarbeiten und präsentieren.
- Diese Arbeit erfolgt in Gruppen.
- Primär sind diese Quellen auf dem Internet zugänglich und werden dort abgerufen, allerdings kann man natürlich auch weiteres Material aus Büchern und Zeitschriften, eigene Fotos etc. benutzen.
- WebQuests sind damit Lernarrangements für den Unterricht, die das selbständige und autonome Lernen fördern. Ziel soll es zudem sein, dass die Schülerinnen und Schüler die Ergebnisse ihrer Arbeit wieder präsentieren, um andere zu informieren und diese zu eigenen ähnlichen Aktivitäten anregen.