20. Dresdner Lange Nacht der Wissenschaften: Cluster G mit einem Stand zum Thema: „Wasserstoff – Energie der Zukunft?“

Die letzte Nacht im Juni stand in Dresden ganz im Zeichen der Wissenschaft. „Schlaugemacht bis Mitternacht“ lautete das Motto der 20. Langen Nacht der Wissenschaften in Dresden. Forschungszentren, Universitäten und wissenschaftsnahe Unternehmen öffneten ihre Türen, um der Öffentlichkeit ihre Arbeit vorzustellen.

© Boysen-TUD-GRK

Die Fakultät Chemie und Lebensmittelchemie der TU-Dresden präsentierte - wie viele andere - fesselnde Stände. Dazu gehörten Eiscreme aus flüssigem Stickstoff, die Möglichkeit, aus Zitronen Batterien herzustellen, und auch der Stand von Kollegiat:innen aus Cluster G (Elektrokatalysato­ren für eine wettbewerbsfähige Wasserstoffwirt­schaft) des Boysen-TUD-Graduiertenkollegs zum Thema Katalyse und Wasserstoff (Abb. 1).

Menschen aller Altersgruppen kamen, um die Miniatur-Wasserstoffanlage (Abb. 2) zu sehen, bestehend aus folgenden Komponenten:

• Eine Lampe, die das Sonnenlicht simulierte.

• Solarzellen, die erneuerbare Energie für den Elektrolyseur bereitstellten.

• Ein Elektrolyseur, in dem die Zerlegung von Wasser in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) stattfand, die vorübergehend in Messzylindern aus Glas gespeichert wurden.

• Messzylinder aus Glas mit Stopfen, bei denen der Wasserstand dem Publikum die Volumenänderung bei der Erzeugung oder Verwendung des Gases leicht erkennbar machte.

• Ventile und Glasrohre zur Gasverteilung.

• Eine PEM-Brennstoffzelle (Englisch: Proton Exchange Membrane Fuel Cell PEMFC) in welcher die Gase H₂ und O₂ rekombiniert wurden, wobei Wasser entstand, das aus einem Rohr an der Seite der Zelle aufgefangen wurde. Außerdem wurde dabei Energie bereitgestellt, die zum Drehen eines kleinen Ventilators diente.

© Boysen-TUD-GRK

In der Brennstoffzelle wird der Wasserstoff zu H⁺ oxidiert. Dabei werden Elektronen freigesetzt und Energie umgewandelt, während der Sauerstoff an der Kathode reduziert wird, wodurch sich der Stromkreis schließt. Die Sauerstoffreduktion ist jedoch ein viel langsamerer Prozess als die Wasserstoffoxidation, weshalb ein Katalysator erforderlich ist, um die Reaktion zu beschleunigen. Die Forschungsarbeit von Cluster G des Boysen-TUD-Graduiertenkollegs umfasst Entwicklung, Verständnis und Kommunikation über Elektrokatalysatoren zugunsten einer wettbewerbsfähigen Wasserstoffwirtschaft. Zur Ergänzung der Wasserstoffanlage haben Kollegiatin Lairana Lima Duarte (Projekt G1), die Kollegiaten Stefan Röher (Projekt G2) und John Jursch (Projekt G3) zusammen mit der studentischen Hilfskraft Carmen Helbig ein interaktives Spiel vorbereitet, um den Besuchern die verschiedenen Wege der Sauerstoffreduktion zu veranschaulichen.

© Boysen-TUD-GRK

Das Spiel „Die Reise eines Sauerstoffs“ enthielt Katalysatorkarten mit Merkmalen über den Industriestandard (Platin auf Aktivkohle), Stickstoff-dotierte Kohlenstoffe mit Metallzentren wie Eisen und zweifach dotierte Katalysatoren. Die Spieler wählten zunächst eine Farbe für die Katalysatorkarte aus, die verriet, welchen Katalysator sie bekamen, und würfelten dann, um den nächsten Schritt auf dem Weg zur H₂O- oder sogar H₂O₂ -Produktion. Es bestand das Risiko der Zerstörung ihrer Brennstoffzelle. Darüber hinaus wurden die Spieler aufgefordert, im weiteren Verlauf des Spiels die Kartenvorgaben auf dem molekularen Kugel-Stab-Modell zu reproduzieren. Außerdem enthielt das Spiel Informationskarten, die den Spielern einige Fakten zu den einzelnen Schritten erklärten, wie z. B. Adsorption oder Bindungsbruch.

"Schon gewusst? Ein Gramm poröses Material kann so groß sein wie eine WM-Fußballfeld!"

Der Stand punktete außerdem mit einem von einer Brennstoffzelle angetriebenen Miniaturauto und ein paar kontrollierten Mini-Explosionen von Wasserstoffblasen in Seifenwasser.

Um möglichst viele Menschen zu erreichen, wurden Plakate in Deutsch und Englisch ausgestellt, auf denen Herstellung, Nutzung und Verwendung von H_2, die Forschungsinteressen von Cluster G und das Graduiertenkolleg selbst vorgestellt wurden. Die 20. Lange Nacht der Wissenschaften in Dresden war ein voller Erfolg: von 17 Uhr bis Mitternacht kamen etwa 48.000 Besucher:innen  zu den 1.257 Veranstaltungen von insgesamt 52 Veranstalter:innen!

Noch mehr Eindrücke von der Veranstaltung sind unter folgendem Link zu finden:
https://www.wissenschaftsnacht-dresden.de/rueckblick