Am Mittwoch, dem 18. Mai 2022, hatten nach zwei Jahren Pause, 10 Schüler der 11. Klasse (Chemie- und Physik-Kurse) des FGO die Möglichkeit wahrgenommen, wieder an einem „Energie-Workshop“ teilzunehmen. Dieser wurde von Herrn Brinkmann der Technischen Universität Clausthal (Kontaktstelle Schule – Universität) und seinem Mitarbeiter Ronny Wenske geleitet. “Energiespeicher für die Zukunft”- Bau und Erklärung des elektrochemischen Hintergrunds von galvanischen Elementen war das Hauptthema (siehe wissenschaftliche Ergänzung weiter unten).
Im anschließenden „Flying-Science-Circus“ der beiden Wissenschaftler vor dem 6. Jahrgang konnte man Kinderaugen leuchten sehen. Bei den spannenden chemisch-physikalischen Experimenten mit verblüffenden Phänomenen zischte, puffte und leuchtete es. Ein Höhepunkt war es, als sich ein mutiger Schüler auf ein riesiges Nagelbrett legte. Die begeistert mitmachenden Kinder haben die Versuche sehr genau beobachtet und sich an der Frage: “Warum ist das so?” beteiligt.
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Wissenschaftliche Ergänzung
In einem einleitenden Vortrag wurden die enormen Herausforderungen dargestellt, welche die Energiewende, weg von den fossilen Energien, hin zu den Erneuerbaren, an die deutsche Volkswirtschaft und weltweit bedeutet. Im Bereich der Mobilität sind die batterie-betriebenen Autos ein Baustein, der sodann, im praktischen Teil, in Grundlagenversuchen zu Strom-/Spannungskurven an Primärbatterien und einem neuartigen Energiespeichertyp einer sogenannten Redox-Flow-Zelle untersucht wurden.
Letztere stellen im Vergleich zu einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie eine Erweiterung dar, weil bei ihnen die abgegebene Leistung und gespeicherte Energie unabhängig voneinander skaliert werden können. Vom Wirkungsprinzip einer Brennstoffzelle ähnlich, werden die, in diesem Fall nicht gasförmigen, sondern flüssigen Elektrolyte an die Zelle aus Tanks herangeführt und reagieren in der Zelle, als Katholyt und Anolyt, über eine Kationen- oder Anionen-austauschende Membran und einen Elektronenleiter für die äußere Last.
Die Technische Universität Clausthal ist an der Entwicklung der weltweit seit über dreißig Jahren erforschten Redox-Flow-Zelle auf Vanadium-Basis maßgeblich beteiligt; diese Systeme stehen kurz vor der Markteinführung. Jedoch können sie nicht in einer Schule experimentell vorgeführt werden, weil ihre Einsatzstoffe krebserregend, erbgutverändernd und embryonenschädigend wären, falls jemand mit ihnen in Kontakt käme. Sie werden daher in Anlagen mit besonders hohen Sicherheitsstandards betrieben. Eine vergleichbare britisch kanadische Entwicklung auf Basis von Cerium und Zink, die technisch noch nicht soweit ausgereift ist, dass sie vor der Markteinführung steht, diente hier als Anschauungsobjekt. Mit den Schülerinnen und Schülern des Physik- und Chemiekurses wurde eine solche Zink/Cerium- Redox-Flow-Zelle zusammengebaut und in ihrer Leistung vorgeführt. In einem kleinen kurzen Technologievergleich wurden die Vor- und Nachteile der beiden Energiespeicher-Systeme, beruhend auf Vanadium versus Cerium/Zink einander gegenübergestellt. Denn während die Vanadium-Redox-Flow-Zelle zwar erheblich höhere Sicherheitsanforderungen im Betrieb erfordert, ist doch die Gewinnung des Vanadiums wesentlich weniger umweltschädlich als die Gewinnung des Ceriums; zusammen mit vielen weiteren Faktoren ergibt sich so ein komplexes Bild an Vor- und Nachteilen der jeweiligen Technologie. Neben den naturwissenschaftlichen Grundlagen, der Einordnung in die Energiewende insgesamt, stellte dieser Teil, welche Technologien sind wirklich die „besten“, einen Ausblick dar: Wie wollen wir in Zukunft leben? Und der Workshop sollte ein Anreiz sein, sich mit den vielen offenen Forschungsfragen zu beschäftigen und jederzeit alle Argumente kritisch zu überprüfen und nichts unbefragt hinzunehmen.
