19 Herstellung einer Modell-Auto-Batterie aus Blei vom Dachdecker

Material
Experimentiertablett, Reaktionsplatte (wellplate6) und 3 Deckel, 6 Blei-Streifen, Mikrobrenner, Schere, alter Schraubenzieher (6 mm breit),  Satz photovoltaischer Zellen (12 V, 200mA), [alternativ: 12 V AC/DC Adapter], Tropfflasche mit Wasser, 2 leere Tropfflaschen für 20-prozentige Schwefsäure, Multimeter Voltcraft VC 333, 4 Kabel mit Krokodilklemmen, Toilettenpapier.
Aufgaben
Vorbereitung der Deckel
  1. Schneide die Zu- und Ableitungsröhrchen der Deckel oben und unten ab, verschließe die Kammern 1 - 3 mit diesen Deckeln.
  2. Erhitze den Schraubenzieher in der Spitze der Brennerflamme.   3. Schmilz nacheinander je 2 Schlitze in die 3 Deckel.
Vorbereitung der Bleche
  4. Schneide 6 passende Stücke aus Bleiabfällen eines Dachdeckers.
  5. Erzeuge Metallglanz auf den Blei-Oberflächen, indem Du die Streifen mit der Schere abschabst.
Vorbereitung der Kammern
  6. Fülle die Kammern 1 - 3 der Reaktionsplatte mit je 4 mL 20-prozentiger Schwefelsäure.
  7. Miss die Spannung der photovoltaischen Zellen bei direkter Sonnenbestrahlung ohne Belastung (Photo 1).
  9. Verschließe die Kammern, schiebe durch die Schlitze in den Deckeln je 2 blanke Blei-Elektroden (Pb) bis zum Boden der Kammern.
Elektrolysen
10. Verbinde die linke Elektrode im Deckel der Kammer 1 über ein schwarzes Kabel mit dem schwarzen Kabel der photovoltaischen Zelle, ...
       ... die rechte Elektrode über ein gelbes Kabel mit der linken Elektrode im Deckel der Kammer 2, ......
       ... deren rechte Elektrode über ein gelbes Kabel mit der linken Elektrode im Deckel der Kammer 3 ....
       ... deren rechte Elektrode über ein rotes Kabel mit dem roten Kabel der photovoltaischen Zelle.
11. Zur Spannungsmessung während der Elektrolysen verbinde schwarzes und rotes Kabel zusätzlich mit dem Multimeter (Photo 2).
12. Beende die Elektrolysen, sobald sich die positven Elektroden braun gefärbt haben.

Beobachtungen
a) Die von den photovoltaischen Zellen bei direkter Sonneneinstrahlung geliefert Spannung betrug ohne Belastung (Photo 1) 18,43 V und während der Elektrolyse 9,44 V (Photo 2) .
b) An beiden Elektroden steigen Gasblasen auf.      c) Die positiven Elektroden verfärben sich braun ((Photo 3) .

Erklärungen
zu b) Reduktion von Säure-Wasserstoff zu Wasserstoff an der negativen Blei-Elektrode, Oxidation von Wasser zu Sauerstoff an der positiven Elektrode.
zu c)  An positiver Elektrode Oxidation von Blei-Atomen zu Bleidioxid:        2 H₂O + Pb----------Oxidation--> PbO₂ + 4 H⁺(aq) + 4e^-