Wasserstoff:

Wasserstoff kann auf die unterschiedlichsten Arten und Weisen hergestellt werden. Am häufigsten fällt es als Nebenprodukt der chemischen Erdölraffinerie an, nämlich circa 180 Milliarden Kubikmeter, wobei diese als Gas und nicht als Flüssigkeit zu werten sind. Der meiste Rest entsteht durch Erdgas und Kohle, nur ein kleiner Teil davon entsteht durch die:

Elektrolyse

Dabei wird durch Strom eine Redoxreaktion erzwungen, die Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufteilt. Der Wasserstoff wird dann eingelagert, der Sauerstoff woanders (Hochofen) verwendet.

Verwendung von Wasserstoff

Heutzutage wird Wasserstoff UND Sauerstoff oft in Raketen als Treibstoff verwendet. In diesen Verfahren wird Wasserstoff zu einer Explosion💥 gebracht und mit Sauerstoff verstärkt. Dadurch kann man sehen, dass Wasserstoff eine hohe chemische Energie besitzt, die langsam (Raketenstart) oder schnell ("gewöhnliche" Explosion") freigesetzt werden kann.

Eine weitere Anwendungsart von Wasserstoff ist in einem mit Wasserstoff betriebener LKW 🚛, oder ein Wasserstoffauto. 🚙

Beispiel: https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/nikola-bringt-wasserstoff-lkw-nach-europa/23726834.html

Herstellung im Versuch:

In unserem Versuch stellten wir Wasserstoff mithilfe der Elektrolyse her. Dieser befand sich mit Sauerstoff in den Pipettenköpfen. Diese drückten wir unter Seifenwasser aus, sodass Blasen mit dem Wasserstoff- Sauerstoffgemisch entstanden. Beim Anzünden explodierten diese dann.

Vor- und Nachteile

Einerseits muss man sagen, dass Wasserstoff eine der saubersten und nachhaltigsten Energien ist. Eine Brennstoffzelle braucht viel weniger schädliche Elemente zur Herstellung als eine Autobatterie und Wasserstoff ist das häufigste Element im ganzen Universum. Andererseits gibt es auch große industrielle Probleme die z.B. gegen Wasserstoff-Autos sprechen. Diese wären unter anderem, dass Wasserstoff ein sehr leichtes und dadurch sehr flüchtiges Gas ist, mit der Zeit könnte es sogar durch Metall "durchsickern". Wasserstoff ist aber auch schwierig herzustellen, meistens fällt er eben als Nebenprodukt an.

Ein Bleiakkumulator (kurz Bleiakku) ist ein Akkumulator, bei dem die Elektroden aus Blei bzw. Bleidioxid und der Elektrolyt aus verdünnter Schwefelsäure bestehen.

Es gibt zwei Elektroden in dem Fall waren es zwei aus Blei

Quelle: Wikipedia.org

Versuch zu Bleiakkumulator

Materialien:

1. 2 Bleiplatten
2. Kabel+Krokoklemmen
3. Becherglas
4. Schwefelsäure
5. Lämpchen

Ablauf:

Zuerst haben wir ein Becherglas mit der Schwefelsäure gefüllt und danach haben wir die zwei Blei Elektroden in die Flüssigkeit getaucht diese wurden Krokoklemmen an die Enden befestigt. Wir haben wie Blei Elektroden mit Strom aufgeladen und die anderen Krokoklemmen die Lampe geklemmt.

Ergebnis:

Nachdem wir den Bleiakku mit Strom aufgeladen haben, haben wir die beiden Kabel die mit den Blei Elektroden verbunden sind an ein Lämpchen angeschlossen. Das Lämpchen begann zu leuchten.

Vor- und Nachteile der Brennstoffzelle

Im Vergleich zu Verbrennungsmotoren hat die Brennstoffzelle zahlreiche Vorteile, wie auch Nachteile.

Der größte Vorteil der Brennstoffzelle ist wohl ihre Umweltfreundlichkeit, da bei der Reaktion des Wasserstoffs in der Zelle nur Natur-schonender Wasserdampf entsteht.

Ihr größter Nachteil sind die recht hohen Herstellungskosten, da reiner Wasserstoff auf der Welt nur selten vorzufinden ist, und somit aus anderen Verbindungen hergestellt werden muss. Dieser Prozess ist vor allem wegen dem Edelmetall Platin mit hohen Kosten verbunden. Platin wird bei dem Prozess als Katalysator benötigt. Das Edelmetall wird zwar nicht in hohen Mengen gebraucht, ist allerdings teurer als Gold und kommt auf der Erde nur selten vor. Die Experten gehen davon aus, dass die Herstellungskosten für Brennstoffzellen Systeme bis zum Jahr 2025 um 80 Prozent sinken könnten, da Hersteller probieren mit weniger Platin zu arbeiten. Seit 2005 sind die Kosten eines Wasserstoffautos schon um 90 Prozent gefallen!

Während der Herstellung von Wasserstoff aus Verbindungen entsteht CO₂, dies ist wiederum auch nicht fördernd für eine gesunde Umwelt.

Auch ist die Lagerung von Wasserstoff ist keine allzu leichte Angelegenheit. Wasserstoff muss entweder verflüssigt oder unter hohen Druck aufbewahrt werden. Das verursacht höhere Lagerkosten als wie beispielsweise bei Benzin.

Neben der teuren Brennstoffzelle gibt es auch die Kostengünstigere Methanol-Brennstoffzelle. Jedoch ist das schlecht ausgebaute Tankstellennetz ein großes Problem bei dieser Alternative.

Wasserstoff ist sicher – von allein explodiert er nicht. Dafür müsste zusätzlich Sauerstoff und eine Zündquelle vorliegen. Dies ist ein weitere Vorteil.

Der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen beträgt zwischen 60 und 70%. Bei einem Benzinmotor beträgt es im Vergleich nur ca. 25%.

Abschließend ist zu sagen, dass die Brennstoffzelle grundsätzlich eine gute Alternative zu anderen Motoren darstellt. Doch bis Autos mit Wasserstoff massenhaft produziert werden können, muss eine andere Möglichkeit für Platin bei der Herstellung von Wasserstoff gefunden werden. Erst wenn Brennstoffzellen ohne dem Edelmetall hergestellt werden kann, wären Autos mit Wasserstoff wirklich nützlich.

Veranschaulichendes Video:

https://www.nzz.ch/mobilitaet/folge-5-brennstoffzelle-vs-batteriepack-kann-sich-der-wasserstoffantrieb-doch-noch-durchsetzen-ld.1449026