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12.3 Elektrochemische Energiequellen in Alltag und Technik

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Überlegungen zur Umsetzung des Lehrplans

Vorschläge zu Inhalten und Niveau

Zu den Themen Batterie und Akkumulator sind im Lehrplan keine verbindlichen Beispiele vorgegeben. Mögliche Beispiele für die Batterie sind: Alkali-Mangan-Zelle, Silberoxid/Zink-Batterie, Zink/Luft-Batterie, Lithiumbatterie, (Zink-Braunsteinzelle (Leclanché-Element) ist relativ kompliziert und veraltet); für den Akkumulator: Bleiakku, Lithium-Ionen-Akku.

Basiskonzepte und Kompetenzorientierung

Kompetenzbereich Reflexion (EPA):

  • … erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz und Bedeutung der angewandten Chemie für die Ernährungssicherung, Energieversorgung (…),
  • … beurteilen Technikfolgen, wirtschaftliche Aspekte und Stoffkreisläufe im Sinne der Nachhaltigkeit.

Das Thema elektrische Stromquellen bietet Anknüpfungspunkte für die in den EPA geforderten Aspekte.

Vorschläge für Experimente

  • Lithium-Batterie
  • Teelicht-Batterie: Eine Kochsalz-Lösung wird in den Alubecher eines Teelichts gegeben; als Graphitelektrode taucht man eine Bleistiftmine (an die Graphitelektrode absorbierter Sauerstoff fungiert als Elektronenakzeptor) in die Lösung, ohne den Boden zu berühren (z. B. Filterpapier auf den Dosenboden geben); die zweite Elektrode ist der Alubecher selbst. (S)
  • Dosenbatterie: Eine Aludose wird innen aufgeraut und mit Kochsalzlösung befüllt, eine Graphitelektrode (s.o.) taucht in die Lösung, berührt das Aluminium aber nicht (z. B. Filterpapier auf den Dosenboden geben). Das Aluminium/Sauerstoff-Potential und die Stromdichte (größere Fläche als beim Teelicht) reichen aus, um einen Motor zu betreiben. (S)
  • CD-ROM Batterie: Eine entlackte CD-ROM und ein Graphitstab werden als Elektroden in eine Kochsalzlösung getaucht. Bei Stromfluss entstehen Löcher in der Aluminiumschicht der CD. (S)
  • Magnesium-Iod-Batterie (S)
  • Aufbau eines Bleiakkus; Formieren, Laden und Entladen des Akkus
  • alkalische Brennstoffzelle (Problem: Gasflaschen, und 5-molare Kalilauge nötig)
  • PEM-Brennstoffzelle
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