Vor dem Experimentieren unbedingt die Sicherheitshinweise lesen!

Geräte
Kammersystem, 2 aktivierte Pt-Elektroden, 2 Gaseinleitungsrohre mit ausgezogener Spitze, Verbindungskabel, Voltmeter, Amperemeter, Schiebewiderstand (10 kOhm).

Chemikalien
Nafion® 350 Kationenaustauschermembran, Thomapor® Anionenaustauschermembran, H₂SO₄ (c = 0,025 mol/l) als Elektrolytlösung für die Anode, KOH (c = 0,05 mol/l) als Elektrolytlösung für die Kathode, Wasserstoff (F), Luft oder Sauerstoff (O).

Aufbau
Die Apparatur wird gemäß der Abb. aufgebaut:

Die Ionenaustauschermembranen sollten vor dem Einbau 24 h in destilliertem Wasser aktiviert werden.
Beim Aufbau ist darauf zu achten, dass im Zwischenraum der Membranen keine Luftblasen bleiben. Diese würden den Stromfluss deutlich hemmen.

Durchführung
Zum Einstellen des Gleichgewichtes wird der Gasstrom zunächst an beiden Elektroden auf ca. drei Blasen pro Sekunde eingestellt. Selbst bei korrekter Verschaltung wird das Voltmeter zunächst einen negativen Spannungswert anzeigen (zwischen -0,2 und -0,4 V), der aber beim Anfahren langsam ansteigt. Nach einigen Minuten kann der Gasstrom reduziert werden (Luft auf ca. zwei Blasen pro Sekunde, Wasserstoff auf eine Blase pro 5 - 10 Sekunden). Um eine hohe Klemmenspannung zu erreichen, ist eine Reduktion des Gasstroms notwendig, da die Gasblasen die Elektrodenreaktion stören. Nach ca. 15 - 20 min ist eine Spannung von ca. 0,6 - 0,8 V erreicht.
Dann wird der Zelle Strom entnommen. Zunächst muss hierfür der Gasstrom an beiden Elektroden auf die anfänglichen drei Blasen pro Sekunde gesteigert werden. Mit dem Schiebewiderstand wird jeweils in Schritten von 0,05 oder 0,1 mA ein Strom eingestellt. Nach ca. 1 min (oder nach Einstellen einer konstanten Spannung) wird die Spannung abgelesen, und beide Angaben werden in ein Diagramm eingetragen.

Hintergründe zum Experiment