Metall‐Luft‐Batterien mit einer neuartigen Kohleelektrode

Abstract

Zusammenfassung: Obwohl Metall-Luft-Batterien schon relativ lange bekannt sind und kommerziell vertrieben werden, sind sie aktuell wieder stark im Fokus elektrochemischer Forschung. In der Technik wie auch bei der Realisierung in der Schulpraxis als Modellexperiment ist die Sauerstoff umsetzende Kathode häufig der neuralgische Punkt einer Metall-Luft-Batterie. Im vorliegenden Beitrag wird der Selbstbau einer auf Aktivkohle basierenden "Sauerstoffelektrode" vorgestellt, die in Kombination mit geeigneten Anodenmaterialien (Zink, Aluminium, Magnesium) zu äußerst leistungsfähigen Metall-Luft-Batterien führt. In einem demnächst erscheinenden Beitrag werden wir darüber hinaus aufzeigen, dass sich diese Elektrode auch hervorragend für eine (katalysatorfreie) Wasserstoffoxidation eignet und somit die Konstruktion einer low-cost Brennstoffzelle ermçglicht. Stichworte: Elektrochemische Speichersysteme · Kohleelektrode · Metall-Luft-BatterieMetal-air batteries with a novel carbon electrode -Advanced electrochemical storage systems for school experiments Abstract: Although metal-air batteries are well-known and commonly sold for commercial use, they are still the basis of current electrochemical research. In both industrial and classroom applications, the cathodes of typical modern metal-air batteries struggle to efficiently convert O 2 into O 2À . In this paper, we present an easily constructed cathode based on activated carbon which is more effective at oxygen conversion. Three different materials were tested for use in the anode and it was found that zinc, aluminum, and magnesium are all suitable materials for this purpose. Additionally, the carbon based cathode used in this experiment was found to be useful as a low-cost electrode in a catalyst-free hydrogen fuel cell. These findings will be further explored in a following article.

Organic (Redox-Flow-)Batteries Using Compounds out of Bark and Peat as well as Humic Acids

“…The general setup of the experiments is shown in Figure 4. For the reaction of oxygen and electrochemical generated bromine out of bromide, the carbon-electrode according to Oetken [20] is used. For this, a sieve shell of a building's supplies store is filled with charcoal (grain size 1-3 mm, Carl Roth, Art.-Nr.…”

“…The solution will turn deep brown and is then transferred into a 600 mL beaker (wide) for decantation and the carbon foil will be put into it. The terracotta pot is filled with sulfuric acid and the carbon/oxygen-electrode according to Oetken [20] is put into it.…”

Organic Redox-Flow Batteries Using Hair Dyes and Pharmaceuticals

“…The earthenware pot is loaded with 100 mL sulfuric acid (c = 1 mol/L) and 5-10 g sodium persulfate. The earthenware pot is then put into the large beaker glass and the carbon/oxygen electrode [14] is put into place. This electrode is suitable for absorbing oxygen in its small pores thus enabling an electrochemical reaction.…”

“…Green tea and the flavoring substance Vanillin can be likewise electrochemically oxidized [9]. As cathodic materials the use of o-and p-Benzoquinone in an iron(III) sulfate solution or the carbon/oxygen-electrode described by Oetken [14] have been already discussed. Organic batteries seem to be an eligible object in chemistry education to show that even organic materials can be electrochemically reduced or oxidized.…”

Working with Adapted Primary Literature in Chemistry Class

“…Diesbezügliche xistierenb ereits verschiedene Ansätzez ur Integrationa usgewählterF orschungsergebnisse und-methodeninden Chemieunterricht. Allenv oran seih ierbei dieE ntwicklung vonn euen Experimenten zu nennen.E ingebettet in Konzepte wied en forschend-entwickelnden Unterricht nach Schmidkunz undL indemann [3]e rmçglichen siee sS uS ihrW isseni mS innee iner First-hand-Erkenntnisgewinnung [4]e igenständig zu erweitern.D ieserA nsatzw irdv on verschiedenenc hemiedidakti-schenA rbeitsgruppenv erfolgt, sodass bspw.a ktuelle Themen im Bereichd er Fotochemie [5 -7], Elektrochemie [ 8,9] und Nanotechnologie [ 10,11] bereitse xperimentell aufbereitet wurden.D ie unterrichtlicheE inbindungd ieserE xperimente setztj edochz umeist voraus,d assd ie Ausstattung derS chulen einU nterrichten dieser Themene rmçglichtu nd dass sich LehrkräfteimV orfeld mitden Ihnenoftmals unbekanntenInhalten tiefergehend auseinandersetzen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen,e xistierenz ahlreicheS chülerlabore undF ortbildungsangebotef ürL ehrkräfte, dies icha ktuellen Themen annehmen unde inen Einblick in dieF orschung ermçglichen.…”