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Strom für die Mondfahrt
AFB I–IIDie Apollo-Raumkapseln erzeugten ihren Strom mit alkalischen Brennstoffzellen: Poröse Nickelelektroden tauchten in heiße Kalilauge, Wasserstoff und Sauerstoff kamen aus Drucktanks; das entstehende Wasser diente der Besatzung als Trinkwasser (M1). Irdische alkalische Zellen, die mit Luft betrieben werden, verlieren mit der Zeit an Leistung, weil sich in der Lauge Carbonat bildet.
M1Daten der Apollo-Brennstoffzelle
| Größe | Wert |
|---|---|
| \(E^\circ(\ce{O2}/\ce{OH-})\) (basisch) | +0,40 V |
| \(E^\circ(\ce{H2O}/\ce{H2})\) (basisch) | −0,83 V |
| Elektrolyt | konzentrierte Kalilauge, über 200 °C |
| Elektroden | poröses Nickel |
| Spannung im Betrieb | etwa 0,9 V je Zelle |
- Formulieren Sie die Reaktionen an Anode und Kathode sowie die Gesamtreaktion der alkalischen Brennstoffzelle.
- Bestimmen Sie die theoretische Zellspannung und vergleichen Sie sie mit der Wasserstoff-Sauerstoff-Zelle mit saurem Elektrolyten.
- Erklären Sie, warum Luftbetrieb die Kalilauge unbrauchbar macht.
- Erläutern Sie die Aufgaben der porösen Elektroden und des Katalysators.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Basisch: mit \(\ce{OH-}\) und \(\ce{H2O}\) ausgleichen.
Hinweis zu Aufgabe b)
\(\Delta E = E^\circ(\text{Akzeptor}) - E^\circ(\text{Donator})\).
Hinweis zu Aufgabe c)
Luft enthält \(\ce{CO2}\), ein saures Oxid (Kapitel 3).
Hinweis zu Aufgabe d)
Drei Phasen müssen sich treffen: Gas, Elektrolyt, Elektrode.