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.

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