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Robots in Motion - First Lego League

Unser Zyklus

Wasser - der Zauberstoff

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Unser Zyklus besteht aus den 4 einfachen Schritten Erzeugung, Speicher, Nutzung und Auffagen des Wassserstoffes (bzw. dann Wasser), welcher dann erneut wiederverwendet wird. Um den Zyklus und die Funktionen auch für jüngere Interessierte verständlich zu vermitteln, haben wir ein kleines Spiel entwickelt, bei welchem der Zyklus näher erkundet wird. Die Kinder müssen selbst einen idealen Preis für die einzelnen Bestanfteile. Unsere Altersempfehlung liegt bei 12 Jahren, es ist hier downloadbar: Übersichtsflyer, Regeln, Druckmaterial, Stationen.

1. Erzeugung: Aus Biomasse wird mit Bakterien Wasserstoff gewonnen und aus dreckigem Wasser mithilfe von Elektrolyse (Übertragung alternativer elektrischer Energie auf Wasser, welche zu Spaltung führt) oder Photokatalyse (Spaltung durch Lichtenergie), je nach Möglichkeit Wasserstoff gewonnen. Dieses wird durch Lichtbestrahlung eines angeschwärzten Holzstumpfes (siehe Bild links) aufgesogen und in kleinen Mengen ohne hohe Temperaturen verdampft, sodass alle Verunreinigungen zurückbleiben. Dies wird im Bild links nochmal veranschaulicht.

2. Speicherung: Wir speichern den Wasserstoff in einem Feststoff, da er dort recht einfach zu lösen ist. Dies funktioniert dadurch, dass aufgrund eines physikalischen Prinzips Stoffe bei einer bestimmten Temperatur sich gegenseitig anziehen.

4. Auffangen: Dieses Wasser wird dann wieder in den Kreislauf eingeschleust und erneut in Wasserstoff umgewandelt, sodass eine umweltfreundliche Verwendung und ein sinnvoller Zyklus zustande kommen.

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3. Nutzung: Wasserstofffahrzeuge sind keine Neuheit und zeigen dieselben Eigenschaften wie normale Benziner/Dieselfahrzeuge. Sie haben ähnliche Reichweiten und Betankungsdauern. In ihnen sind Brennstoffzellen verbaut, welche mit Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2, Luftteilchen) Strom erzeugen. Diese werden, wie am Namen erkennbar verbrannt und geben dadurch ihre gespeicherte Energie wieder als elektrischen Strom frei (wie bei der Verbrennung von Holz Energie als Wärme frei wird). Danach entsteht Wasser, wie auch im Modellauto rechts.

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Bild 5: Wasserstoffmodellauto

Bild 6: Säuberung des Wassers durch Verdampfung

Welchen Nutzen hat das ganze denn aber nicht, wieso nutzen wir nicht den Strom direkt, anstatt Wasserstoff zu produzieren und dabei  Verluste zu machen?

Der Wasserstoff und die Brennstoffzelle dienen dazu den elektrischen Strom bzw. allgemein Energie zu speichern. Dies ist nötig, da keine anderen effektiven Speicher für elektrischen Strom existieren, wie ihr vielleicht wisst, haben aktuelle Elektroautos nur sehr geringe Reichweiten und noch größere Strommengen können derzeit etwa nur durch Hochpumpen von Wasser und ein späteres Herunterfallen, welches Energie wieder freilässt, gespeichert werden. Durch einen Wasserstoffzyklus kann diese effektiv und langfristiger gelagert werden und beispielsweise bei Nacht, bei Fehlen der wichtigen Ressource der Solarstrahlung den Energiebedarf ausgleichen.

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