H₂ + O₂ = Energie

oder: Kleine Knallgaskunde

Überall hört man heutzutage von Energie aus Wasserstoff, doch wissen Sie eigentlich wie das funktioniert?

• Herstellung von Wasserstoff

  Angriffslustiger Sauerstoff

  Bau einer Knallgasrakete

Herstellung von Wasserstoff

Es ist nicht allzu schwierig, zuerst einmal eine kleine Zeichnung:

Erklärung: An zwei Edelstahlelektroden in (möglichst destilliertem) Wasser (möglichst mit ein paar Tropfen Schwefelsäure versetzt) wird eine Niederspannung (z.B. 24V) Gleichstrom gelegt. Dabei steigen am Minuspol etwa doppelt so viele winzige Gasblasen auf wie am Pluspol. Dieses Gasgemisch nennt man, wegen seiner Explosionsfahigkeit auch Knallgas. Die negativ geladenen Sauerstoffionen wandern zum Pluspol, die positiv geladenen Wasserstoffionen zum Minuspol. Im nächsten Experiment werden wir sehen, wie "aggressiv" Sauerstoff ist.

Angriffslustiger Sauerstoff

Sie werden sich vielleicht fragen, warum Sie nicht einfach Nägel statt nicht ganz so billigen Edelstahlstäben verwenden können, um Knallgas herzustellen. Das kann ich Ihnen sagen...
Aber probieren Sie es ruhig, verwenden Sie doch einmal zwei ganz normale Eisennägel: Es entsteht am Minuspol Wasserstoff und am Pluspol Rost (!). Sauerstoff verbindet sich leicht mit Eisen zu Eisenoxyd, auch Rost genannt.
So wie ich Sie kenne, sagen Sie jetzt: "Ha, dann nehme ich halt verzinkte oder vernickelte Schrauben, die rosten ja nicht" Ich will Sie nicht von diesem schönen Experiment abhalten, doch am Ende entsteht wieder Rost. Sie können es auch mit Aluminium, Kupfer, Messing und noch vielen weiteren Metallen versuchen, es entstehen immer Verbindungen mit Sauerstoff. Dieser krallt sich alles was er kriegen kann, nur vor wenigen Stoffen schreckt er zurück... und dazu gehört (mit Einschränkungen) Edelstahl. Sie können natürlich auch Platinelektroden verwenden, aber dann kaufen Sie sich am besten auch gleich noch eine größere Schaufel zum Geld-aus-dem-Fenster-raus-schaufeln.

Bau einer Knallgas-Rakete

Zuerst einmal eine Warnung: Bei der Explosion von größeren Mengen Knallgas wird eine viel Energie freigesetzt. Daduch kann es zu Verletzungen und Hörschäden kommen. Wir benötigen in unseren Versuchen nie mehr als 50ml Knallgas. Trotzdem sind entsprechende Schutzvorkehrungen zu treffen. Die Versuche sind im Freien und nicht während gesetzlicher Ruhezeiten durchzuführen.
Sie denken wohl, eine Rakete zu bauen währe etwas zu schwierig, um hier beschrieben zu werden... Aber nein, es geht ganz leicht! Sie können mit dieser Rakete zwar keine Satteliten ins All befördern, aber 10m Höhe sind durchaus erreichbar. Sie stellen mit der Einrichtung aus Versuch 1 Knallgas her, das Sie in einem möglichst durchsichtigen Gefäß mit gut schließendem Plastik- oder Metalldeckel auffangen. Diesen Deckel durchstechen Sie mit zwei Nägeln (wenn Plastikdeckel) oder durchbohren ihn an zwei Stellen (wenn Metalldeckel) und stecken zwei dicke, isolierte Kabel hindurch, die Sie nur an der Spitze abisolieren. Diese beiden Elektroden verbinden Sie mit einem sehr dünnen Draht (z.B. abisolierter Wickeldraht, 0,1mm Ø). Nun stecken Sie das Gefäß mit dem Knallgas, das möglichst in einem Wasserbehälter mit der Öffnung nach unten gelagert werden sollte, darauf. Zur Durchführung des Starts eignet sich am besten eine Terasse mit Glastür zum Innenraum. Das schützt Sie vor dem Knall und vor möglicherweise herumfliegenden Glassplittern (deshalb ist es auch besser Plastikbehälter für das Knallgas zu verwenden). Stellen Sie sicher (z.B. durch Unterlegen von Steinchen), dass die Flugbahn der Rakete keine direkten Hindernisse hat. Verbinden Sie nun das Netzteil bis auf eine Drahtbrücke mit der Startanlage (so dass noch kein Strom fließt). Wenn sicher ist, dass keine Menschen oder Tiere in unmittelbarer Nähe der Rakete sind, verbinden Sie das letzte Kabel. Der Draht sollte jetzt zu glühen anfangen, durchbrennen und die Rakete starten...

Fehlersuche:
Sollte die Rakete nicht gestartet sein, oder nur sehr kurz geflogen sein, kann es folgende Gründe haben:

• Das Wasserstoff-Sauerstoff Gemisch war nicht richtig:
  Sollten sie tatsächlich keine Edelstahlelektroden verwendet haben, so entstand wahrscheinlich nur Wasserstoff, der ohne großes Aufsehen verbrennt, und die Rakete nicht fliegen lässt.

  Sie haben zu viel Zeit gebraucht oder das Gasgemisch nicht richtig gelagert:
  Sauerstoff ist etwas schwerer, Wasserstoff ist viel leichter als Luft. Lagern Sie Knallgas unter Wasser mit der Öffnung nach unten und bereiten Sie alles für den Start vor, so dass die Gase nicht entweichen können.

  Es gab Probleme mit der Stromversorgung:
  Wenn der Draht nicht zum Glühen kam, lag es entweder an einem zu schwachen Netzteil oder an einem Kurzschluß. Kaufen Sie sich ein stärkeres Netzteil, möglichst kein Steckernetzteil. Die Spannung sollte bei 12 Volt liegen, entscheidend ist die Amperezahl. Stellen Sie sicher, dass in der Stromversorgung nur in der Startvorrichtung an dem dünnen Draht ein Kurzschluß entsteht.

  Der Deckel war nicht festschließend:
  Nur durch einen festschließenden Deckel kann sich in der Rakete Druck aufbauen. Erst durch diesen Druck fliegt die Rakete.

Zum Schluss:

Sollten Sie weitere Fragen haben, wenden Sie sich an mich.

Letzte Änderung am 17.12.01.

Sie sind übrigens der  . der sich auf dieser Seite über die Möglichkeiten und Unmöglichkeiten von Knallgas informiert.

Links:

Auf der Seite http://www.ralfwagner.de gibt es Informationen über einen Baukasten von Kosmos zu dem Thema

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