Schüler bauen Brennstoffzellen

Hochkonzentriert arbeiteten zwölf Schülerinnen und Schüler zweier Marler Gymnasien bei ihrem Besuch des Brennstoffzellenlabors am Zusammenbau der Zellen. Anfang Februar besuchten sie die Westfälische Hochschule in Gelsenkirchen. Um Schüler für Mint-Fächer und Technik zu begeistern, bieten NRW-Hochschulen Schülerlabore an. Foto: WH/MV

Zwölf Schülerinnen und Schüler des „Gymnasiums im Loekamp“ und des „Albert-Schweitzer-Geschwister-Scholl-Gymnasiums“, beide in Marl, besuchten Anfang Februar die Westfälische Hochschule und bauten dort Brennstoffzellen zusammen, um diese Technik einmal hautnah zu entdecken und zu testen. Gefördert wird die Kooperation von Schulen mit Hochschulen vom VEE – Verein zur Förderung erneuerbarer Energien und energieeinsparender Techniken.

(MV) Anfangs noch etwas aufgeregt vor dem, was sie erwartet, schnupperten insgesamt zwölf Schülerinnen und Schüler Hochschulluft und sammelten erste Erfahrungen mit neuester Brennstoffzellen-Technik. Fünf Schülerinnen und Schüler kamen vom „Gymnasium im Loekamp“ und sieben vom Albert-Schweitzer-Geschwister-Scholl-Gymnasium aus Marl. Sie alle bewarben sich für die Exkursion zur Westfälischen Hochschule. „Die Schülerinnen und Schüler sind vom Chemie-Leistungskurs der Stufe Q1 in der elften Klasse“, berichtet die begleitende Lehrerin Carina Kopp.

Kopp ist Lehrerin für die Fächer Chemie und Mathematik am „Gymnasium im Loekamp“. Sie erfuhr über die NRW-Initiative „zdi“ (Zukunft durch Innovation), dass es ein Netzwerk in NRW gibt, das den naturwissenschaftlich-technischen Nachwuchs mit verschiedenen Maßnahmen und Angeboten unterstützt. In Reinhold Fischbach, Geschäftsführer beim VEE, fand sie einen Förderer, der den Austausch von Schule und Hochschule organisierte und auch die Kosten übernahm. Nach einem ersten Treffen an der Hochschule wurde ein Termin für die Marler Schülergruppe festgezurrt.

Nach einer theoretischen Einführung am frühen Morgen ging es anschließend für die Schüler ins Labor. Eine Sicherheitsschulung folgte und der obligatorische Kittel wurde angezogen, was die Gruppe schon optisch schnell zu Nachwuchswissenschaftlern machte. Kurz noch die Bauteile zeigen, die Cristian Mutascu, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Teammitglied der Wasserstofftechnik bei Prof. Dr. Michael Brodmann, zunächst auf einem Bildschirm erläuterte. Dann hieß es auch schon: „An die Arbeit“. In Zweierteams aufgeteilt, entstanden insgesamt sechs Brennstoffzellen. Es war zum Teil mucksmäuschenstill im Labor, so konzentriert arbeiteten die Nachwuchswissenschaftler. „Es überrascht die Schülerinnen und Schüler immer wieder, wie einfach diese Technik aufgebaut ist“, berichtet Mutascu. „Man muss allerdings auch sehr sorgfältig die Teile zusammenfügen, damit die Zellen richtig arbeiten.“ Anschließend wurden sie an den hochschuleigenen Prüfständen getestet und das erfolgreichste Team ermittelt. Denn Brennstoffzellen haben ein Eigenleben: „Ein bisschen zu viel destilliertes Wasser, das wir als ‚Kleber‘ beim Zusammenbau verwenden, reicht oft schon aus, dass die Zellen später nicht richtig arbeiten“, erklärt Mutascu. Bis auf eine erzeugten aber alle Zellen Strom und eine davon sogar besonders viel Strom beim ersten Testlauf. Bei den Prüfläufen fiel dann auch die Anspannung ab und schlug in ein Wettbewerbsfieber unter den Schülerinnen und Schülern um.

Nach dem Workshop konnten sich alle noch ein wasserstoffbetriebenes Auto anschauen und einige sogar auch einmal mitfahren. Zum Abschluss traf sich die Gruppe im Hochspannungslabor. Dort gab es noch einige weitere Experimente zu entdecken.

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Brennstoffzellen

An der Westfälischen Hochschule in Gelsenkirchen entwickeln und untersuchen Forscher seit mehr als 15 Jahren sogenannte PEM-Brennstoffzellen und PEM-Elektrolyseursysteme für Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. Daraus sind bereits mehrere weltweite Patente hervorgegangen. In Brennstoffzellen kann durch Wasserstoffumwandlung Strom erzeugt werden, der beispielsweise Autos antreibt. Umgekehrt können Brennstoffzellen als Elektrolyseure arbeiten, indem sie mit Strom aus erneuerbaren Energien wie Fotovoltaik oder Windkraft Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten, um so anschließend den gewonnenen Wasserstoff zu speichern. Dieser kann dann bei Dunkelflaute – wenn kein Wind weht oder die Sonne nicht scheint – genutzt werden. Mit Elektrolyseuren kann aber auch überschüssige Energie (bei sehr viel Wind oder Sonnenschein) aus erneuerbaren Energien umgewandelt und gespeichert werden.