Wissenschafts-Lernset für ERNEUERBARE ENERGIE
MONTAGEANLEITUNG
Modellnummer: FCJJ-27
Warnung
Zur Vermeidung von Sachschäden, ernsthaften Verletzungen oder Todesfällen:
Dieser Bausatz sollte nur von Personen ab dem 12. Lebensjahr benutzt werden, und nur unter der Aufsicht
von Erwachsenen, die sich mit den im Handbuch beschriebenen Sicherheitsmaßnahmen vertraut gemacht
haben. Kleine Kinder und Tiere sind fernzuhalten, da der Bausatz kleine Teile enthält, die verschluckt
werden könnten. Die Brennstoffzelle erzeugt Gase, die sehr leicht entzündlich sind. Lesen Sie sich vor der
Benutzung die Anweisungen durch und halten Sie diese für den Bedarfsfall bereit.
Anleitung zur Batterienutzung:
1. Das Entfernen und Einsetzen von Batterien sollte nur von Erwachsenen durchgeführt werden. Drehen
Sie die Schraube, welche die Abdeckung des Batterie-Packs hält mit einem Schraubenzieher heraus.
Sobald die Schraube entfernt wurde, öffnen Sie das Batterie-Pack und nehmen Sie die Batterien mit Ihren
Fingern heraus. Benutzen Sie keine metallischen Gegenstände. Wenn Sie die Batterien einsetzen, stellen
Sie sicher dass Sie die richtige Polarität beachten (das positive Ende der Batterie zum „+“-Zeichen und das
negative Ende der Batterie zum „-„-Zeichen auf dem Batterie-Pack). Schließen Sie das Batterie-Pack und
sichern Sie die Abdeckung, indem Sie die Schraube mit einem Schraubenzieher festdrehen.
2. Nicht wieder aufladbare Batterien dürfen nicht aufgeladen werden.
3. Verschiedene Arten von Batterien, wie wieder aufladbare, alkalische und normale Batterien, sowie neue
und alte Batterien sollten nicht miteinander sondern jeweils für sich benutzt werden.
4. Die Kabel des Batterie-Packs dürfen nicht an eine Wechselstromsteckdose angeschlossen werden.
5. Die Versorgungsanschlüsse des Batterie-Packs dürfen nicht kurzgeschlossen werden.
6. Die zwei freien roten und schwarzen Kabel dürfen nicht an eine Wechselstromsteckdose angeschlossen
werden.
7. Verbrauchte Batterien sollten aus dem Batterie-Pack entfernt werden.
Wissenschafts-Lernset für
ERNEUERBARE ENERGIE
MONTAGEANLEITUNG
Was benötigen Sie?
WICHTIG: Verbinden Sie die, in dieser Anleitung beschrieben Teile auf eine vernünftige Art und Weise. Unpassende Verbindungen
können zu Versagen und dauerhaften Schäden Ihrer Ausstattung führen.
REES
AA-Batterien=2 Stück Wasser=100ml
Schere
Experiment 1: Mit einer Solarzelle das
LED-Modul betreiben
Um das LED-Modul zu betreiben, nutzen Sie die Kabel, um wie angezeigt die
Solarzelle mit der Platine zu verbinden. Stellen Sie sicher, dass die schwarzen
und roten Kabel mit den entsprechenden schwarzen und roten Buchsen
verbinden sind.
EXPERIMENT 1
Experiment 2: Mit einer Solarzelle ein Motormodul
mit einem kleinen Lüfter/einem kleinem Rad
antreiben
Montage des kleinen strombetriebenen Lüfters:
Verbinden Sie den kleinen, runden, weißen Adapter mit der Motorachse.
Verbinden Sie die Lüfterflügel mit dem Adapter.
Montage des Rades:
Verbinden Sie den anderen (spitz zulaufenden) weißen Adapter stabil mit der
Motorachse. Bringen Sie das kleine Rad am Adapter an.
Verbinden Sie, wie angezeigt, die Solarzelle mit der Platine und diese wiederum
mit dem Motorsockel. Es ist möglich, dass der Lüfter einen kleinen Schubs
benötigt, um sich zu drehen.
EXPERIMENT 2
1
Experiment 3: Vorbereiten des Elektrolyseur-Moduls und
der Solarzelle für die Wasserstoffproduktion
Setzen Sie den Elektrolyseur in den Steckplatz auf dem Sockel. Die Buchsen sollten sich dabei
oben befinden. Schneiden Sie zwei 4 cm lange Schlauchstücke zurecht und setzen Sie den
schwarzen Steckstift in das Ende eines Schlauchs. Bringen Sie den Schlauch mit dem schwarzen
Steckstift an der oberen Düse auf der Wasserstoffseite (mit der schwarzen Buchse) an. Verbinden
Sie den anderen Schlauch fest mit der oberen Düse auf der Sauerstoffseite.
Füllen Sie die Spritze mit DESTILLIERTEM Wasser. Verbinden Sie sie Spritze mit dem Schlauch
auf der roten Sauerstoffseite des Elektrolyseurs. Füllen Sie den Elektrolyseur mit Wasser, bis das
Wasser aus dem Schlauch fließt. Bringen Sie den roten Stöpsel an den Schlauch an der
Sauerstoffseite an. Warten Sie 3 Minuten.
Setzen Sie die runden Zylinder in den Zylindersockel ein, indem Sie sie drehend nach unten in die
runden Steckplätze drücken. Füllen Sie dann Wasser ein, bis Sie die „0“-Marke erreichen.
Schneiden Sie ein 20 cm langes Schlauchstück zurecht. Führen Sie es durch die Löcher an der
weißen Quetschklemme, wobei die Quetschklemme sich 4 cm vom Ende des Schlauchs
befinden sollte.
Setzen Sie die inneren Behälter in die äußeren Zylinder ein und stellen Sie sicher, dass die
Öffnungen nicht durch die inneren Plastikränder blockiert werden. Vergewissern Sie sich, dass
das Wasser noch immer bei der „0“-Marke steht. Sollte dies nicht der Fall sein, so entfernen Sie
das überschüssige Wasser mit der Spritze, bis Sie wieder die „0“-Marke erreichen. Verbinden Sie
die Schläuche mit den oberen Düsen an den inneren Behältern. Werden die Schläuche als letztes
an den inneren Behältern angebracht, so verhindert dies das Einschließen von Luft in den
Behältern.
Verbinden Sie das freie Ende des einen Schlauchs mit dem unteren Ende auf der
Wasserstoffseite und das des anderen Schlauchs mit dem unteren Ende auf der Sauerstoffseite
des Elektrolyseurs.
Nutzen Sie die entsprechenden Kabel, um den Elektrolyseur mit der Solarzelle zu verbinden und
platzieren Sie diese in direktem Sonnenlicht. (Wichtig: Vergewissern Sie sich, dass die
Verbindungen korrekt sind, da ansonsten dauerhafte Schäden entstehen können. Stellen Sie
sicher, dass die Quetschklemme GEÖFFNET ist.)
Das System wird nun beginnen Sauerstoff und Wasserstoff zu produzieren und in den
entsprechenden Behältern aufzufangen. Wenn Blasen im Wasserstoffzylinder aufsteigen ist der
Prozess abgeschlossen. Sie können dann den Elektrolyseur wieder trennen
Prozedur für die wiederholte Gasproduktion: Entfernen Sie die kleinen Stecker von den
Schläuchen, welche mit den Düsen an der reversible Brennstoffzelle verbunden sind. Dadurch
kann Wasser in die inneren Behälter laufen und die Gase ersetzen. Die Wasserstände steigen
wieder auf die “0”-Marke. Setzen Sie danach die Stecker wieder in die Schläuche und
wiederholen Sie die Elektrolyse.
EXPERIMENT 3
destilliertes Wasser
2
NUTZUNG DER BRENNSTOFFZELLE ZUR UMWANDLUNG VON WASSERSTOFF IN
ELEKTRIZITÄT
Vorbereiten des Brennstoffzellensystems
Setzen Sie die Brennstoffzelle in den Sockel ein. Die rote Buchse sollte sich auf derselben Seite befinden, wie die roten Buchsen auf dem
Sockel. Verbinden Sie das eine Ende eines 2 cm langen Schlauchstückes mit dem grünen Spülventil und das andere Ende mit der oberen
Düse auf der Wasserstoffseite der Brennstoffzelle.
Verschließen Sie mit der Quetschklemme den Schlauch zwischen dem Elektrolyseur und dem Wasserstoffzylinder, damit der Wasserstoff aus
dem letzten Experiment nicht entweichen kann. Trennen Sie nun den Schlauch vom Elektrolyseur und verbinden Sie ihn mit der unteren Düse
an der Brennstoffzelle.
Experiment 4: Mit der PEM-Brennstoffzelle ein LED-Modul betreiben
Nutzen Sie die roten und schwarzen Kabel und verbinden Sie die Brennstoffzelle mit dem Brennstoffzellensockel. Stellen Sie sicher,
dass das rote Kabel mit der roten Buchse und das schwarze Kabel mit der schwarzen Buchse verbunden sind. Verbinden Sie das
LED-Modul auf die gleiche Weise mit dem Sockel.
Die LED’s sollten nun beginnen zu blinken. Sollte dies nicht der Fall sein, entlassen Sie eine kleine Menge Gas aus dem Ventil, um
das Gas in die Brennstoffzelle fließen zu lassen. Da die LED’s Strom benötigen, verbraucht die Brennstoffzelle Wasserstoff aus dem
Zylinder. Sie werden anhand der Wasserstände sehen, wie viel Gas verbraucht wird.
EXPERIMENT 4
3
Experiment 5: Mit der PEM-Brennstoffzelle einen kleinen elektrischen
Lüfter betreiben
Wiederholen Sie die Wasserstoffproduktion und die
Schritte zur Vorbereitung der Brennstoffzelle.
Verbinden Sie nun den Motorsockel mit
dem Brennstoffzellensockel, um den Motor
mit Strom anzutreiben.
EXPERIMENT 5
Experiment 6: Mit der
PEM-Brennstoffzelle ein kleines Rad
antreiben
Wiederholen Sie die Wasserstoffproduktion und die Schritte
zur Vorbereitung der Brennstoffzelle. Verbinden Sie nun
den Motorsockel mit dem Brennstoffzellensockel, um den
Motor mit Strom anzutreiben.
EXPERIMENT 6
Experiment 7: Mit der Brennstoffzelle die Lüfterflügel/das Rad
und die LED’s gleichzeitig betreiben
Wiederholen Sie die Wasserstoffproduktion und die Schritte zur Vorbereitung der Brennstoffzelle. Verbinden
Sie nun den Motorsockel und den LED-Modulsockel mit der Platine. Verbinden Sie danach die Platine mit
dem Brennstoffzellensockel, um beide Module mit Strom zu versorgen.
EXPERIMENT 7
4
WINDENERGIE ENTDECKEN Montage der Windturbine:
Platzieren Sie die drei Muttern auf dem Schaufelfuß (es gibt 6 Löcher, lassen Sie zwischen den Schrauben immer ein Loch aus). Drehen
Sie den Schaufelfuß um und setzen Sie die kurzen oder die langen Schaufeln ein. Stellen Sie sicher, dass die Schaufeln mit der
gerundeten Ecke nach unten eingesetzt sind, damit der Schaufelfuß flach auf dem Tisch liegen kann. Platzieren Sie den Schaufelkopf
auf dem Schaufelfuß und montieren Sie ihn, indem Sie die Schrauben fest anziehen.
Befestigen Sie den Schaufelkopf am Turbinengrundkörper und rasten Sie ihn ein. Montieren Sie nun den Turbinenkopf auf den Träger.
Schieben Sie den Träger in seinen Sockel und nutzen Sie den weißen Plastikstecker, um den Träger zu sichern.
Verbinden Sie die roten und schwarzen Kabel mit den Buchsen neben den roten und schwarzen Schaltern, indem Sie diese drücken.
Vergewissern Sie sich, dass Sie die entsprechenden Farben nutzen.
Die Spezifikationen der Windturbine:
Leistung (@ Rotorgeschwindigkeit von 2000 U/min): - 1W
direkte Ausgangsspannung (@ Rotorgeschwindigkeit von 2000
U/min): - DC 10V
direkter Ausgangsstrom (@ Rotorgeschwindigkeit von 2000
U/min): - DC 100 mA
direkte Ausgangsspannung (@ Rotorgeschwindigkeit von 1000
U/min): - DC 5V
direkter Ausgangsstrom (@ Rotorgeschwindigkeit von 1000
U/min): - DC 50 mA
Anlauf (Rotor beginnt sich zu drehen) Windgeschwindigkeit: - 3.5
mph (1.6 m/s)
Einschaltzeit (Generator beginnt Strom zu erzeugen)
Windgeschwindigkeit: - 5 mph (2.2 m/s)
5
Experiment 8: Mit der Windturbine ein LED-Modul betreiben
Betreiben Sie das LED-Modul indem Sie die Kabel der Windturbine an die entsprechenden Buchsen auf dem LED-Modul anschließen. Stellen
Sie die Turbine in eine direkte Windquelle.
Experiment 9: Mit der Windturbine ein kleines Rad antreiben
Wenn Sie das Rad antreiben möchten, schließen Sie die Kabel der Turbine an die entsprechenden Buchsen auf dem Motor-Modul an.
EXPERIMENT 8 EXPERIMENT 9
Experiment 10: Vorbereitung des Elektrolyseur-Moduls und
der windbetriebenen Wasserstoffproduktion
Wiederholen Sie die Schritte zur Vorbereitung des Elektrolyseurs aus dem Experiment #3.
Anstatt die Solarzelle anzuschließen, schließen Sie nun die roten und schwarzen Kabel an die
entsprechenden Buchsen auf der Windturbine und auf dem Elektrolyseur an.
Es wird empfohlen, die Windturbine mit allen 6 langen Schaufeln
zusammenzubauen, um somit die maximale Leistung zu erreichen,
die für die Elektrolyse benötigt wird.
Es wird auch empfohlen, dass Sie die Windturbine starken
Windgeschwindigkeiten aussetzen, da die benötigt Energie für
die Elektrolyse sehr hoch ist. Ein genügend starker Wind kann
anhand eines Tischventilators auf höchster
Geschwindigkeitsstufe erzeugt werden. Bei einer
unzureichenden Windgeschwindigkeit, ist es nicht möglich
Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Mit der Windturbine
dauert es unter Umständen 10-15 Minuten, bis genügend
Mengen an Gas durch die Elektrolyse erzeugt werden.
Sobald die Gase mittels der Windturbine erzeugt wurden,
können die Experimente 4-7 unter Nutzung des mit Windkraft
hergestellten Wasserstoffs wiederholt werden.
Experiment 11(alternativ): Nutzung des Batterie-Packs, um
die Elektrolyse durchzuführen (falls nicht genügend
Sonnenlicht oder Wind zur Verfügung stehen)
Entfernen Sie mit einem Schraubenzieher die Schraube aus der
Abdeckung des Batterie-Packs. Drücken und schieben Sie die
Abdeckung, um das Batterie-Pack zu öffnen.
Versuchen Sie die Kabel NICHT zu berühren, wenn Sie die Abdeckung
öffnen.
Setzen Sie, wie angezeigt, zwei AA-Batterien ein.
Drücken und schieben Sie die Abdeckung wieder auf das Batterie-Pack,
um dieses zu schließen.
Entfernen Sie die Schraube
aus der Abdeckung
Sichern Sie die Abdeckung wieder, indem Sie mit dem
Schraubenzieher die Schraube fest anziehen.
WARNUNG: Werden die Kabel kurzgeschlossen, können die Batterien
heiß werden und zu Verbrennungen führen, Bauteile verschmelzen oder
sogar Brände verursachen.
Anmerkung: Die Batterien könnten sich innerhalb von 4-5 Anwendungen
verbrauchen.
drücken und schieben
Sie die Abdeckung
6
Battery
Pack
EXPERIMENT 10/11
AA Battery
AA Battery
WISSENSCHAFTS-LERNSET FÜR ERNEUERBARE
ENERGIE
Störungssuche und –beseitigung
1. Die Wasserstände fallen nicht ab, wenn die Gasausgänge auf beiden Seiten der reversiblen
Brennstoffzelle geöffnet sind.
Lösung:
Überprüfen Sie, ob die kleinen Ausgänge an der Wand des Innenbehälters blockiert sind. Ist diesem
Fall, drehen Sie den Innenbehälter solange, bis Wasser in die kleinen Ausgänge läuft und den
Innenbehälter füllt.
2. Der Elektrolyseur erzeugt keinen Wasserstoff und/oder Sauerstoff.
Lösung 1:
Überprüfen Sie, ob die Drähte ordnungsgemäß angeschlossen sind und ob es lose Anschlüsse gibt. Die
Brennstoffzelle könnte vollständig zerstört werden, wenn das rote Kabel des Batterie-Packs mit der
schwarzen Anschlussbuchse der Brennstoffzelle verbunden ist.
Lösung 2:
Ersetzen die alten Batterien im Batterie-Pack durch neue.
3. Die Last arbeitet nicht, obwohl sich noch Wasserstoff im inneren Container befindet．
Lösung:
Drücken Sie Sie das grüne Spülventil, um eine winzige Menge Wasserstoff freizusetzen. Sie werden
sehen, dass die Last wieder ordnungsgemäß arbeitet.
4. Der Wasserelektrolyseprozess verlangsamt sich.
Lösung:
Injizieren mit der Spritze Wasser in die Sauerstoffseite der Brennstoffzelle und warten Sie ungefähr 3
Minuten, bis Sie den Elektrolyseur wieder benutzen.
5. Die Windturbinenschaufeln rotieren nicht ordnungsgemäß oder berühren den Windturbinenträger
während des Rotierens.
Lösung:
Entfernen Sie die Schaufeln, drehen Sie sie um und montieren Sie sie neu.
6. Bei der Benutzung der Windturbine im Freien wird kein Wasserstoff erzeugt.
Lösung:
Wenn nicht genügend Wind vorhanden ist, wird kein Strom erzeugt. Nutzen Sie einen handelsüblichen
Tischventilator mit schnellerer Windgeschwindigkeit und führen Sie die Elektrolyse mit dem
Elektrolyseur erneut durch oder wiederholen Sie das Experiment unter stärkeren Windbedingungen.
7. Wenn die Brennstoffzelle oder der Elektrolyseur mit Wasser geflutet werden.
Lösung 1:
Nutzen Sie die Spritze und entfernen Sie das Wasser aus der Brennstoffzelle.
Lösung 2:
Nutzen Sie einen Haartrockner und blasen Sie heiße Luft in Richtung Brennstoffzelle und der Düsen auf
beiden Seiten. Vergewissern Sie sich, dass die Luft nicht zu heiß ist.
8. Die Brennstoffzelle kann keinen Strom erzeugen, obwohl noch Wasserstoff im Wasserstoffbehälter
vorhanden ist.
Lösung 1:
Drücken Sie das Spülventil, um den restlichen Wasserstoff freizusetzen.
Lösung 2:
Nutzen Sie die Spritze und entfernen Sie das Wasser aus der Brennstoffzelle.
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