5 Digitales Zusatzmaterial y94q2q 48 In der Raumfahrt wird die Kombination von Wasserstoff- und Sauerstoff-Gas als Treibstoff für Raketen verwendet. Diese Mischung ist aufgrund ihrer hohen Energieausbeute besonders effektiv und kann somit eine Rakete in den Weltraum befördern. Die Reaktion zwischen Wasserstoff-Gas und Sauerstoff-Gas ist eine der effizientesten chemischen Reaktionen, die wir kennen. In diesem Kapitel lernst du einige besondere Gase und ihre Verwendung kennen. Wichtige Gase Besondere Elemente Wasserstoff – ein besonders effizientes Gas! Wasserstoff-Gas wird oft als Wasserstoff-Molekül (H2) dargestellt, da Wasserstoff-Atome in der Natur meist in gebundener Form vorkommen, wie zB im Wasser-Molekül (H2O) oder im Methan-Molekül (CH4). Die Dichte von Wasserstoff-Gas ist etwa 14-mal geringer als die von Luft, wodurch es das leichteste aller Elemente ist. Wasserstoff-Gas wird durch verschiedene Verfahren gewonnen, zB durch die Gewinnung aus Methan oder die Elektrolyse von Wasser. Es kann auch durch die Reaktion einer sauren Lösung mit einem unedlen Metall, wie Zink, erzeugt werden. Zähle mindestens fünf Verbindungen auf, die Wasserstoff-Atome enthalten! Expertinnen und Experten sehen Wasserstoff-Gas als einen aussichtsreichen Energieträger der Zukunft, da er mithilfe erneuerbarer Energiequellen „klimaneutral“ gewonnen werden kann. Dabei werden keine Treibhausgase (mehr dazu auf Seite 73) freigesetzt, deshalb auch die Bezeichnung „grüner Wasserstoff“. Wasserstoff-Gas kann in Brennstoffzellen zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden. Brennstoffzellen sind technische Anlagen, die aus Wasserstoff-Gas und Sauerstoff-Gas elektrischen Strom erzeugen. Ihr Betrieb belastet die Umwelt nicht und sie sind sehr effizient. Die Produktionskosten sind allerdings sehr hoch. Brennstoffzellen dienen als Stromquelle für Elektromotoren in Autos, die von Automobilkonzernen erforscht und getestet werden. Die Brennstoffzelle (B2) besteht aus einer Anode und einer Kathode, die durch eine Elektrolyt-Membran voneinander getrennt sind. An der Anode wird das Wasserstoff-Molekül (H2) in Elektronen und Protonen zerlegt (oxidiert). Die Protonen wandern durch die Membran zur Kathode, während die Elektronen über einen Leiter zur Kathode fließen und eine Spannung von über 0,7 Volt erzeugen. An der Kathode werden Sauerstoff-Moleküle (O2) zu Sauerstoff-Ionen (O2–) reduziert. Diese reagieren mit den Protonen zu Wasser-Molekülen (H2O). B1 Ein mit Wasserstoff-Gas gefüllter Ballon wird entzündet. Wasserstoff-Gas (H2) ist brennbar (B1), farb- und geruchlos und das leichteste aller Elemente. ï Wasser H2O Wassersto -Ion H+ Anode ElektrolytMembran Kathode Gleichspannung O2 aus der Luft B2 Schema einer Brennstoffzelle Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy MTA2NTcyMQ==