Tectraon

Hinweis zur Umsetzung: Bitte beachten Sie, dass diese Zusammenfassung nur als Projektübersicht dient. Kleine Abweichungen gegenüber den Quelldaten sind möglich. Verwenden Sie für die Ausführung unbedingt die Originaldokumente!

Interaktiver Aufbau von Bau deinen eigenen Elektrolyseur – Begleitung

Theorie, Anleitung und didaktische Begleitung – interaktiv durch die Projektübersicht.

Das Fundament

Projektziele, Überblick über Anleitung und Theorie, Lernziele und Kompetenzen

Kapitel 1

Ziel des Projekts

Wasserstoff ist einer der zentralen Schlüssel für die Energiewende – doch wie funktioniert er wirklich? Dieses Projekt holt die Zukunft direkt ins Klassenzimmer. Statt nur graue Theorie zu büffeln, werden die Teilnehmer:innen selbst zu Ingenieur:innen: Sie bauen und testen ihren eigenen Elektrolyseur. Wir schlagen die Brücke von chemischen Grundreaktionen zu den großen Fragen unserer Gesellschaft: Wie speichern wir saubere Energie? Wie gestalten wir eine nachhaltige Welt? Ziel ist es, Technik nicht nur zu verstehen, sondern durch das eigene Erfolgserlebnis beim Bauen echte Begeisterung für MINT-Fächer zu wecken. Zudem vermittelt das Projekt die notwendigen Grundlagenkenntnisse, damit die Teilnehmer:innen fundiert an gesellschaftlichen Diskussionen zur Energiezukunft teilnehmen können.

Kapitel 2

Überblick Projektmaterial

Das Projekt ist in drei aufeinander abgestimmte Module unterteilt: Die Begleitung (didaktischer Rahmen für Lehrpersonen), die Anleitung (Schritt-für-Schritt Bauplan & Experimente) und der Theorieteil (wissenschaftliche Hintergründe).

Kapitel 3

Lernziele

Fachliche Kompetenzen

Prinzip der Wasserelektrolyse erklären, Aufbau des Elektrolyseurs beschreiben und die Rolle von Spannung, Strom und Elektrolyten verstehen.

Praktisch-technisch

Selbstständiger Bau in Gruppen, sachgerechter Einsatz von Werkzeugen und Messgeräten sowie strikte Einhaltung der Sicherheitsvorschriften.

Überfachlich & Personal

Verantwortung in der Gruppe übernehmen, Selbstständigkeit durch eigenverantwortliches Arbeiten stärken und Lernerfahrungen reflektieren.

Didaktik & Lehrplan

Fachliche Anbindung und modularer Aufbau für Projekttage oder Unterrichtsreihen

Kapitel 4

Fachliche Anbindung

Chemie

  • Elektrolyse und Redoxreaktionen: direkte Anwendung von Oxidation, Reduktion, Elektronenübertragung und Ionenaustausch.
  • Energieträger und Energieumwandlung: Zusammenhang zwischen elektrischer und chemischer Energie, Wasserstoff als speicherbarer Energieträger.
  • Nachhaltige Chemie: Diskussionen zu «grüner Chemie», Kreisläufen und Verantwortung in der Forschung.

Physik

  • Elektrischer Strom: Stromkreis, Spannung, Stromstärke und Leitfähigkeit werden praktisch erlebbar.
  • Energieformen: Umwandlungen, Speicherung und Energieeffizienz lassen sich anhand des Elektrolyseurs konkret besprechen.

Technik / MINT-Profil

  • Systemdenken und Modellbau: Das Projekt verlangt Präzision, Teamarbeit und Sorgfalt – wie in echten Ingenieurprojekten.
  • Materialverarbeitung und Sicherheitsbewusstsein: Das Projekt kann auch als Einstieg in die technische Ausbildung oder Forschung dienen.

Geografie / Politik / Wirtschaft

  • Energiezukunft und Nachhaltigkeit: Das Projekt bietet Anlass für Diskussionen zur Energiewende, globaler Ressourcennutzung und Technologiepolitik.
  • Gesellschaftlicher Diskurs: Die Schüler:innen werden angeregt, sich eine fundierte eigene Meinung zu Wasserstoff als Zukunftstechnologie zu bilden.

Kapitel 5

Didaktischer Hinweis

Baustein-Prinzip

Das Projekt ist modular aufgebaut und lässt sich vielseitig kombinieren. Die hier vorgestellten Pfade sind lediglich erprobte Möglichkeiten – Sie können die Bausteine nach eigenem Nutzen frei zusammenstellen oder flexibel mit Ihren eigenen Unterrichtsinhalten ergänzen.

T – TheorieA – Anleitung
Lernpfade (Hinweis: Für die genauen Infos der Bausteine bitte ins Dokument schauen)
Elektrolyse & Redox
Projekttage / Freifächer
Nachhaltigkeit & Wirkungsgrad

Didaktischer Feinschliff

  • Differenzierung: starke Lernende vertiefen Reaktionen und Wirkungsgrad; schwächere Gruppen fokussieren Bau und Beobachtung.
  • Unterstützung und Steuerung: klare Sicherheitsunterweisung (Strom, Wasser, Wasserstoff); eingreifen bei Frustration oder Sicherheitsfragen.
  • Selbstständigkeit und Teamarbeit: Die Schüler:innen arbeiten in Teams und organisieren sich weitgehend selbstständig. Die Lehrperson agiert als Coach und hilft bei der Reflexion ihrer Arbeitsweise.
  • Zeitmanagement: Angaben im PDF sind Richtwerte – Puffer für Aufbau, Aufräumen und Backup-Aufgaben einplanen.

Sicherheit & Vorbereitung

RiSU-Kontext, technische Grenzen, Organisation und Lernvoraussetzungen

Kapitel 6

Sicherheit

Sicherheit ist ein zentraler Aspekt – dieses Kapitel dient als Kommentar zum Kapitel 3 der Anleitung «Sicherheitshinweis». Es zeigt auf, womit im Worst-Case-Szenario zu rechnen ist, und liefert die Begründungen für die entsprechenden Schutzmassnahmen.

Wasser & Strom

  • Einhaltung der Richtwerte für Strom- und Spannungsbegrenzung gemäss RiSU.
  • Durch die konsequente Umsetzung des Verantwortlichkeitsprinzips wird die Gefahr präventiv verhindert.

Wasserstoff

  • Wasserstoff stellt eine potenzielle Gefahr dar, die jedoch durch eine saubere Organisation und Vorbereitung bereits im Vorfeld stark minimiert werden kann.

Zitronensäure

  • Schutz vor direktem Kontakt mit Haut und Augen. Verwendung von Schutzbrille, Handschuhe und Bereitstellung von Spülmöglichkeiten.

Graphit

  • Vermeidung von Materialschäden durch achtsamen Umgang.
  • Fokus auf korrekte Montage, um unnötige Ersatzkosten zu vermeiden.

Kapitel 7

Vorbereitung

In diesem Kapitel geht es darum, dass eine problemlose Umsetzung durch eine optimale Vorbereitung ermöglicht wird. Diese lässt sich in drei Gebiete aufteilen:

Materialbeschaffung

  • Unterscheidung: zwischen projektspezifischen Materialien und selbst zu organisierenden Komponenten.
  • Beschaffung und Checkliste: Dieser Abschnitt bietet Informationen zur Beschaffung sowie eine Checkliste, um sicherzustellen, dass vor Start alles vollständig vorhanden ist.

Durchführungsumgebung

  • Vorab-Kontrolle: des Einsatzortes anhand der Checkliste.
  • Ziel: die Anforderungen der Umgebung frühzeitig prüfen, um eine problemlose Durchführung des Projekts zu garantieren.

Teilnehmer

  • Frühzeitige Instruktion der Teilnehmenden über das Sicherheitskonzept.
  • Es muss sichergestellt werden, dass alle Beteiligten die Vorgaben verstehen und in der Lage sind, diese eigenständig umzusetzen.

Ergebnisse & Transfer

Umgang mit Messwerten und Möglichkeiten zur Projekterweiterung

Kapitel 8

Lösungen & Ergebnisse

Die im Dokument aufgeführten Lösungen sind als Beispiellösungen zu verstehen. Da die Ergebnisse stark von individuellen Messwerten und Beobachtungen abhängen, sollte im Unterricht unbedingt auf diese Abweichungen eingegangen werden – oft verbergen sich hinter unvorhersehbaren Ergebnissen die spannendsten Lerneffekte.

Kapitel 9

Erweiterungen & Transfer

Das Projekt lässt sich durch eigene kreative Ideen beliebig erweitern. Kap. 9 im Dokument hält wertvolle Tipps für die didaktische Umsetzung des Theorieteils bereit und schlägt konkrete Erweiterungsideen vor, die den Lerneffekt deutlich vertiefen.

Gasbildung

Untersuchung der Prozesse direkt an den Elektroden: Gasvolumen, Blasenverhalten und Strom-Spannung-Zusammenhang.

Korrosionsanalyse

Beobachtung und Analyse von Materialveränderungen – etwa Elektrodenkorrosion ohne Säureschutzbeschichtung.

Präzise Metrik

Genauere Wirkungsgradbestimmungen und statistische Auswertungen durch systematische Mehrfachmessungen.

Anwendung

Den erzeugten Wasserstoff in einem technischen Modell oder einer praktischen Anwendung nutzen – wenn Kapazitäten und Sicherheit es erlauben.

Service, Kontakt & Rechtliches

Bestellmöglichkeiten, Feedback und formale Hinweise

Kapitel 10

Beschaffung & Angebote

In diesem Kapitel finden Sie alle Informationen zu den Beschaffungsmöglichkeiten der projektspezifischen Materialien. Es bestehen massgeschneiderte Angebote für unterschiedliche Zielgruppen.

Schule & LehrkräfteUnternehmen & InstitutionenPrivatperson

Individuelle oder massgeschneiderte Anfragen jederzeit unter info@tectraon.ch.

Kapitel 11

Feedback & Weiterentwicklung

Ihre Meinung zählt! Um das Projekt kontinuierlich zu verbessern und weiterzuentwickeln, sind Feedback-Umfragen integriert. Im Dokument finden Sie zwei QR-Codes: einen für die Lehrperson/Leitung und einen für die Teilnehmenden.

Kapitel 12

Schlusswort

Wasserstoff ist mehr als ein Experiment – er steht für eine ganze Generation, die Verantwortung für ihre Energiezukunft übernimmt. Wir wünschen Ihnen und Ihren Lernenden viele Aha-Momente, echte Begeisterung für MINT und die Gewissheit: Die Energiewende beginnt im Klassenzimmer.

Kapitel 13

Kontakt

Bei allen Anliegen melden Sie sich direkt:

info@tectraon.ch

Kapitel 14

Quellen

Das Quellenverzeichnis verweist auf die «RiSU – Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht» sowie einschlägige Normen (u. a. EN 61558-2-6, NTR). Alle inhaltlichen Grundlagen, Abbildungsquellen und Literaturhinweise finden sich im PDF.

Kapitel 15

Rechtliches & Lizenz

  • Nur unter fachkundiger Aufsicht; keine eigenständige Nutzung durch Minderjährige ohne Begleitung.
  • Verantwortung für Sicherheit, Räume und Material liegt bei Lehrperson/Institution; keine Haftung des Autors für Schäden oder Unfälle.
  • Lizenz CC BY-NC-SA 4.0: nennen, nicht-kommerziell, Weitergabe unter gleichen Bedingungen; kommerziell nur mit Zustimmung.
  • Zitronensäurelösung nach dem Versuch stark verdünnen (mind. zehnfaches Volumen Wasser) und lokale Vorschriften beachten; übrige Materialien wiederverwenden oder fachgerecht entsorgen.