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Woraus besteht der Trennstreifen im Becken bei einem Elektrolyseur?

Vier Bilder im Vergleich zu Elektrolyseuren in drei Jahrhunderten mit einer Frage nach der Konstruktion des Trennstreifens.

Bild 1: Im 19. Jahrhundert wurde Elektrolyse einfach über ein Becken gemacht, das einen Trennstreifen hatte und dann wurde eine Anode und eine Kathode in das Becken getaucht. Damals bestanden die Becken aus industriellem Stahl oder Glas und waren sehr groß. Aber woraus bestand der Trennstreifen?

Bild 2: Dann wurde im 20. Jahrhundert der Abstand zwischen Trennung im Becken und der Anode und Kathode minimiert. Demnach wurden die Becken viel kleiner und aus Keramik hergestellt. Aber woraus bestanden die Trennstreifen in der Mitte?

Bild 3: Hierauf wurde dann im 21. Jahrhundert das PEM-Prinzip entwickelt. Proton Exchange Membran. Das ist ein asymmetrischer Aufbau, bei dem die Kathode ausserhalb vom Becken an einer Durchlass-Membran liegt und der Wasserstoff direkt ausserhalb vom Becken erzeugt wird. Was ist der Vorteil hier? Und woraus besteht dieser Trennstreifen in der Mitte?

Bild 4: Beim aktuell diskutierten Kapillarelektrolyseur sind hingegen sowohl Anode als auch Kathode ausserhalb vom Wasserbecken untergebracht. Stattdessen gibt es einen Kapillarschwamm als Trenner in der Mitte, welcher Wasser aus dem Becken über dei Kapillarwirkung saugt, das oberhalb vom Becken aufgespalten. Warum ist das besser als die PEM-Membran? Woraus besteht der Kapillar-Trennstreifen?

Bild zum Beitrag
Wasser, Chemie, Klimawandel, Elektrizität, Elektrolyse, Erfindung, Ingenieur, Ingenieurwesen, Maschinenbau, Material, Naturwissenschaft, Physik, Wasserstoff, Anode, Kathode

Elektrolyse von Wasser?

Kann mir jemand bei diesen Aufgaben helfen?

Aufgaben:

  1. Stellen Sie für die Elektrolyse des Wassers die Gesamtgleichung und die Teilgleichungen auf.
  2. Erklären Sie den Farbumschlag des Indikators. Erklären Sie unter Angabe von Re- aktionsgleichungen, welche Änderungen im Kathoden- und Anodenraum bezüglich der Ammonium- und Acetat-Ionen auftreten.

Material:

Versuch: Elektrolyse von Wasser in einer Ammoniumacetat-Lösung unter Zugabe von

Bromthymolblau

Materialien:

U-Rohr, Stativmaterial (oder die aus dem Unterricht bekannten Gefäße für Elektrolysen), 2 Kohleelektroden, 2 Kabel, Gleichspannungsquelle

Chemikalien: wässrige Ammoniumacetat-Lösung (aq) mit Indikatorlösung (Bromthymolblau) versetzt

Durchführung: Bauen Sie die Materialien für den Versuch auf und elektrolysieren Sie die Lösung für 5 –10 Minuten mit einer Spannung von 5 –10 Volt.

Beobachtung: Nach kurzer Zeit ist an beiden Elektroden eine Gasentwicklung zu beobachten. An der mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle verbundenen Elektrode A (Kathode) ist eine stärkere Gasentwicklung zu beobachten als an der mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbundenen Elektrode B (Anode). An der Kathode ist nach einiger Zeit eine deutliche Blaufärbung der ursprünglich grünen Lösung zu beobachten.An der Anode dagegen ist nach einiger Zeit eine deutliche Gelbfärbung der vorher grünen Lösung zu verzeichnen.

Hinweis: Bromthymolblau besitzt einen pKS-Wert von 6,8.

Chemieunterricht, Elektrochemie, Elektrolyse, Reaktionsgleichung

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