Schülerversuche

Antrieb eines Wasserrades

Prinzip Die Drehung des Wasserrades wurde früher vor allem in Mühlen z. B. zum Kornmahlen verwendet. Mit einem Wasserrad ließe sich auch ein Dynamo antreiben. Die elektrische Energie kann dann zum Antrieb von verschiedenen Motoren verwendet werden z.B. für Pumpen. In Wasserkraftwerken werden heute große Turbinen zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie • Versuch bietet einen guten Einstieg in das Thema Erneuerbare Energien • Versuch kann fächerübergreifend eingesetzt werden

CHF 28.05

Der Wirkungsgrad einer Elektrolyseur-Brennstoffzellen-Anlage

Prinzip Die Nutzung von Wasserstoff und Sauerstoff als Energiespeicher ist nur dann sinnvoll, wenn das Speichern der Energie mit möglichst geringen Verlusten funktioniert. In diesem Versuch wird der Wirkungsgrad der Elektrolyseur-Brennstoffzellen-Anlage und somit der Gesamtwirkungsgrad von der Erzeugung bis zum Verbrauch von Wasserstoff und Sauerstoff untersucht. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’520.50

Erzeugen von Wasserstoff und Sauerstoff mit einem PEM Elektrolyseur

Prinzip Der PEM-Elektroyseur besteht aus einer dünnen, protonenleitenden Polymermembran (engl. Polymer Electrolyte Membrane = PEM), welche mit Katalysatormaterial beschichtet ist. Diese Beschichtung auf beiden Seiten der Membran bilden Anode und Kathode. Die theoretische Zersetzungsspannung von Wasser beträt 1,23 V. In der Praxis liegt diese Spannung aber auf Grund von Verlusten im Elektrolyseur höher und bei dem hier verwendeten Elektrolyseur liegt diese bei etwa 1,55 V. Wird diese überschritten, so werden die Wassermoleküle gespalten. Es entstehen Sauerstoff und Wasserstoff. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 920.30

Erzeugung elektrischer Energie mit einer PEM Brennstoffzelle

Prinzip Alle Brennstoffzellen bestehen prinzipiell aus zwei Elektroden (Kathode und Anode) und einem Elektrolyten, der die beiden Elektroden voneinander trennt. Die Funktrionsweise entspricht der Umkehrung der Elektrolyse. Brennstoffzellen werden nach der Art des Elektrolyten klassifiziert. Daraus ergeben sich z.B. Arbeitstemperatur, Wirkungsgrad und Anwendungsgebiet der Brennstoffzelle. Die PEM-Brennstoffzelle (kurz auch PEMFC Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), benötigt keine Lauge oder Säure und hat als "Abfallprodukt" nur Wasser. Der Elektrolyt besteht aus einer dünnen protonenleitfähigen Membran. Diese Membran ist auf beiden Seiten mit Katalysatormaterial beschichtet und diese bilden Kathode und Anode der Brennstoffzelle. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’309.75

Faradayscher und energetischer Wirkungsgrad einer PEM Brennstoffzelle

Prinzip Der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle ist ein Indikator für die Effizienz der Energieumwandlung. Dabei unterscheidet man zwischen zwei verschiedenen Wirkungsgraden, dem energetischen und dem faradayschen Wirkungsgrad. Bei der Rückgewinnung der im Wasserstoff und Sauerstoff gespeicherten Energie in elektrische Energie ist es wichtig, dass diese möglichst effizient abläuft, um Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Der Wirkungsgrad ist von vielen verschiedenen Faktoren abhängig, zum Beispiel, wie feucht die Brennstoffzelle ist, bei welcher Temperatur sie betrieben wird und welcher Luftdruck herrscht. Daher sind unterschiedliche Wirkungsgrade bei verschiedenen PEM Brennstoffzellen nicht ungewöhnlich. In diesem Versuch werden die verschiedenen Wirkungsgrade einer PEM Brennstoffzelle untersucht und berechnet. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’503.75

Faradayscher und energetischer Wirkungsgrad eines PEM Elektrolyseurs

Prinzip Der Wirkungsgrad des Elektrolyseurs ist ein Indikator für die Effizienz der Energieumwandlung. Dabei unterscheidet man zwischen zwei verschiedenen Wirkungsgraden, dem energetischen und dem faradayschen Wirkungsgrad. Bei der Entwicklung neuer Technologien ist es wichtig, dass die Technologie auch wirtschaftlich nutzbar wird. Ist der Wirkungsgrad zu gering, so besteht kein Nutzen darin, neue Technologien einzuführen. In diesem Versuch werden verschiedene Wirkungsgrade des Elektrolyseurs untersucht. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’033.60

Herstellung von grünem Wasserstoff: Solar-Wasserstoff-Anlage

Prinzip Während Kohle, Erdgas und Erdöl irgendwann in nicht allzu ferner Zukunft verbraucht sein werden, rechnet man damit, dass die Sonne noch etwa 5 Milliarden Jahre lang weiter in der Form existiert, wie wir sie kennen. Sonnenenergie kann man nutzen, dabei gibt es aber das Problem, dass man die Energie nicht immer zur Verfügung hat, wenn sie benötigt wird. Deshalb ist eine Speicherung notwendig, damit die Energie rund um die Uhr genutzt werden kann. Diese Aufgabe könnte in Zukunft Wasserstoff übernehmen. Die überschüssige Energie der Sonne wird tagsüber zur Trennung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff genutzt und kann dann in Druckspeichern, Kryogenspeicher oder Metallhydridspeichern aufbewahrt werden. Wenn die Energie benötigt wird, zum Beispiel in der Nacht, wird mit Hilfe einer Brennstoffzelle Wasserstoff wieder zu elektrischer Energie und Wasser umgewandelt. Dabei entstehen keine gefährlichen Abfallstoffe, die der Umwelt schaden könnten. Damit die Sonnenenergie überhaupt nutzbar ist werden meistens Solarzellen benutzt. Diese bestehen für gewöhnlich aus dotiertem Silizium. Durch den Photoeffekt wird dann eine Spannung induziert, weshalb durch eine höhere Lichtintensität auch eine höhere Leistung an den Elektrolyseur abgegeben wird, was zu einer höheren Gasproduktion führt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’524.85

Herstellung von grünem Wasserstoff: Wind-Wasserstoff-Anlage

Prinzip Windenergie ist wie die Sonnenenergie eine regenerative Energieform, nur dass diese bereits seit Jahrhunderten vom Menschen genutzt wird. Früher hat man die Windenergie in mechanische Energie, wie zum Beispiel bei Windmühlen, umgewandelt. In der neueren Zeit wird mit Hilfe der Windkraftanlagen elektrische Energie erzeugt. Diese wird wie bei Sonnenenergie aber nicht genau dann produziert, wenn sie benötigt wird, sodass man vom Wind abhängig ist. Damit Windenergie effektiver nutzbar wird muss die Energie gespeichert werden, was zum Beispiel derzeit durch Wasserstoff möglich ist. Die Windenergie erzeugt mit Hilfe eines Generators eine Spannung, welche zur Trennung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff genutzt wird. Das relativ leicht zu speichernde Gas kann anschließend bei Bedarf wieder mit Hilfe einer Brennstoffzelle zu Wasser und elektrischer Energie umgewandelt werden. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’582.65

Kennlinie eines PEM Elektrolyseurs

Prinzip Der PEM-Elektroyseur besteht aus einer dünnen, protonenleitenden Polymermembran (engl. Polymer Electrolyte Membrane = PEM), welche mit Katalysatormaterial beschichtet ist. Diese Beschichtung auf beiden Seiten der Membran bilden Anode und Kathode. Die theoretische Zersetzungsspannung von Wasser beträt 1,23 V. In der Praxis liegt diese Spannung aber auf Grund von Verlusten im Elektrolyseur höher, bei dem hier verwendeten Elektrolyseur liegt sie bei etwa 1,5 V. Wird diese überschritten, so werden die Wassermoleküle gespalten. Es entstehen Sauerstoff und Wasserstoff. In diesem Versuch wird die Strom-Spannungs-Kennlinie eines PEM-Elektrolyseurs aufgenommen und untersucht. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’010.75

Strom-Spannungs-Kennlinie einer luftatmenden Brennstoffzelle

Prinzip Das entscheidende Element zum Betrieb der PEM Brennstoffzelle ist der Wasserstoff. Er wird in hoher Konzentration für die Verbrennung in der Brennstoffzelle benötigt. In diesem Versuch wird die Strom-Spannungs-Kennlinie der luftatmenden Brennstoffzelle untersucht. Daher wird der Brennstoffzelle kein zusätzlicher, reiner Sauerstoff vom Elektrolyseur zur Verfügung gestellt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’511.30

Strom-Spannungs-Kennlinie einer PEM Brennstoffzelle

Prinzip Eine PEM Brennstoffzelle besitzt keine lineare Leistungskurve, sondern erreicht bei einer bestimmen Stromstärke ein Leistungsmaximum. In der Praxis möchte man besonders die Stromstärke verwenden, bei der die Brennstoffzelle am meisten Leistung zur Verfügung stellt. Brennstoffzellen werden, um höhere Leistungen zu erzielen, zu größeren Stapeln (Brennstoffzellen-Stacks) zusammengeschaltet. Um ein Maximum an Leistung zu erreichen ist es wichtig, dass jede einzelne Brennstoffzelle optimal betrieben wird. In diesem Versuch wird die Strom-Spannungs-Kennlinie einer PEM Brennstoffzelle aufgenommen und untersucht, bei welchem abgegebenen Strom die meiste Leistung abgegriffen werden kann. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 10 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Brennstoffzellentechnologie • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

CHF 1’511.30

Wirkungsgrad der Pumpe bei der Umwandlung von elektrischerEnergie in potentielle Energie

Prinzip In diesem Versuch ist der Wirkungsgrad sehr gering, wenn man ihn mit Werten einer real verwendeten Pumpe vergleicht. Diese können 20 % bis 90 % erreichen, während die Versuchspumpe nur 2 % bis 3 % erreicht. Dies liegt vor allem an der Größe der Pumpe. Insbesondere das Flügelrad muss trotz des kleinen Maßstabes eine gewisse Robustheit aufweisen, sodass die Pumpe auf Kosten der Leistung an Stabilität gewinnt. Dieser Versuch soll die Berechnung eines Wirkungsgrades näher bringen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: Der Lüfter im Gebläse ist vor Berührung geschützt • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

CHF 1’330.50

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