ZACplus Citizen-Science workshop vom 21.03.2025 und 22.03.2025: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 6. Juni 2025, 21:41 Uhr

Ort: OpenEcoLab Rahden, OSEG Headquarter Berlin, parallel

Teilnehmer: 13

- Rig Module löten - Schlauchverbindungen und Pumpen-flow - Kammer-Deckel Durchführungen für Stromabgriff-Kabel

Agenda

- Alle Teilnehmer auf den aktuellen Stand der Entwicklung bringen

- Mehrere Zacplusse bauen (Rahden)

- Rig Modul löten (Berlin)

- Schlauchverbindungen und Pumpen-flow

- Kammer-Deckel Durchführungen für Stromabgriff-Kabel

- Aufzeigen was jetzt die nächsten Schritte sind im Hinblick auf das nächste Experiment (Todoliste erstellen)

- Aspekte zur Dokumentation; was fehlt noch zur Vervollständigung usw.

Workshop 21. und 22. März 2025

Der Workshop hatte dasselbe Format wie der Pilotworkshop am 7. und 8. März: An beiden Orten mit Videoverbindung, Live-Übertragung für Online-Teilnahme. Eines der Ziele ist der Test des hybriden Formats an zwei Präsenzstandorten mit Austausch von Wissen und Erfahrungen. Für eine spätere Dokumentation wurden alle ToDos, Schritte, Fragen und Verbesserungsvorschläge, außerdem Fotos und Zeichnungen in einem Pad kleinteilig erfasst. Besonders die neuen Teilnehmenden wurden deshalb gebeten, sich Notizen zu machen, intensiv Fragen zu stellen und Rückmeldung zu geben, auch darüber, was verbessert werden kann. Die meisten von ihnen waren keine Experten, sondern am Thema oder an Citizen Science interessiert und hatten deshalb einen anderen Blick auf und spezielle Erwartungen an den Workshop. Das bearbeitete Pad mit der kompletten Agenda ist hier zu finden: https://md.opensourceecology.de/yrtNBx0NTJie7uXyKJC6jA?both#

1. Vorbereitende Arbeiten

Es wurde alles für den Bau mehrerer Zellen vorbereitet. Einige Teile wurden gekauft.

3-D-Teile für mehrere Zellen wurden selbst gedruckt. Einerseits die Teile, die in den weiteren Arbeitsschrittgen gebraucht werden, aber in Rahden auch für mehrere komplette Sets, die zu mehreren Brennstoffzellen zusammengebaut werden sollten. Mit ihnen sollen später mehrere parallele Tests durchgeführt werden. Es wurden je nach Beanspruchung unterschiedliche Materialien zum Druck benutzt. Die Teile, die laugenresistent sein müssen, wurden mit ABS oder ASA-Materialien gedruckt. Die gekauften Teile sind aus PPT.

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Die Zinkplatten sind im Vorfeld hergestellt worden. Auf Basis von alten Dachrinnen, …

… die zu 98% aus Zink bestehen, wird eine Zinkplatte hergestellt und in ein Formsandbett gegossen. Sie hat eine Lasche für den Stromabgriff und damit kann sie auch besser aus dem Kathodenhalter entnommen werden.

Die Platte ist zuerst noch sehr roh.

Sie wurde mit einer Akku-Flex bearbeitet, so dass sie außen sauber und glatt ist.

2. Zwei Orte, ein Vorhaben

Beim Workshop selbst konnten mehrere ToDos bearbeitet werden, hier zusammengefasst zu einzelnen Arbeitsschritten. In Berlin gab es für die Neulinge eine Einführung, in Rahden konnte sofort mit dem parallelen Zusammenbau von drei Zellen begonnen werden.

2.1 Rahden: Zusammenbau von drei Zellen

In Rahden sollten weitere Zellen gebaut werden, die dann parallel bei Langzeitversuchen eingesetzt werden.

2.2 Berlin: Einführung in ZAC+: Was machen wir, was ist das?

Da neue Teilnehmende dabei waren, startete der Workshop in Berlin mit einer Einführung in die Ziele des Projekts ZACplus.

Es wurde erklärt:

- Das Projekt ist im Kontext der Speicherung von Energie entstanden, was nach wie vor der Flaschenhals bei Erneuerbaren Energien ist. Es kann viel Strom aus Sonne oder Wind erzeugt werden, aber den kann man nur mit Speichern in die Zeiten mitnehmen, in denen keine Sonne scheint und kein Wind weht.

- Energiespeicher sind teuer und je nach Technologie aus Materialien, die teuer oder schädlich sind.

- Bei der Zink-Luft-Brennstoffzelle wird mit Zink auf ein Material zurückgegriffen, das häufig vorhanden ist, im Prozess wieder zurückgewonnen werden kann und als Material unkritisch ist. Es ist unbegrenzt lagerfähig und hat eine sehr hohe Energiedichte.

- Das „+“ hinter ZAC steht für den Recycler, mit dem das Zink wieder regeneriert wird.

- Damit das System rentabel arbeitet, muss der Wirkungsgrad hoch sein. Dass dies der Fall ist, wird vermutet, aber es muss über Langzeitversuche verifiziert werden. Vor allem ist interessant, wie der Wirkungsgrad im Zeitverlauf ist. Hier muss später über lange Zeiträume die Energiedichte überprüft, also der theoretische mit dem realen Wert verglichen werden.

- Ebenfalls muss verifiziert werden, ob die Lebensdauer der Zelle lang genug ist, um weniger Energie und Ressourcen zu verbrauchen, als zur Herstellung nötig sind.

- Es gibt verschiedene Stellschrauben, an denen man etwas verändern kann, auch in dieser

- Richtung sollen Tests gemacht werden.

- Für den Nachbau auch durch Nicht-Fachleute muss es eine Dokumentation geben, die sehr kleinteilig alle Schritte beschreibt und Teile auflistet. Auch dafür sollte der Aufbau optimiert werden, nicht nur für die technische Seite.

- Es fallen bei solch einem Projekt viele verschiedene Aufgaben an, auch für Nicht-Techniker. Durch den Citizen Science-Aspekt sollten Menschen aus unterschiedlichsten Bereichen motiviert werden, ihr Wissen und Können einzubringen und mit dem der anderen in einem komplexen Forschungsprojekt zu verbinden.

- Als konkrete Einführung in den Tag wurde der aktuelle Stand vorgestellt und erklärt, was gemacht werden soll einschließlich der Beschreibung der dafür notwendigen Teile.

Danach ging es auch in Berlin an die konkrete Arbeit. Parallel zum Workshop wurde neben Flipchart und Whiteboard auch das Pad laufend aktualisiert und erste Versuche für eine Visualiserung einzelner Teile und wie sie zusammengehören, gemacht.

3. Weiterbau in Rahden und Berlin

In Rahden mussten die Pumpen nach Austausch der Schläuche zusammengesetzt und die Löcher für die Verbindungen von Pumpe, Kathode und Tank gebohrt und alles verknüpft werden, so wie beim Pilotworkshop davor.

3.1 Die Gaskathode

Danach mussten an beiden Orten die Kathoden noch fertig zusammengebaut werden. An der Kathode wird ein Lichtfenster aus Nickelglas angebracht, durch das beobachtet werden kann, was sich an der Kathode abspielt. Die Kathode selbst ist eine Membran aus drei Schichten. An einer Seite liegt außen eine weiße Schicht aus PTFE (Teflon). Die mittlere Schicht ist schwarz und besteht aus Aktivkohlepulver und Manganoxid vermischt mit Teflonpulver als Bindemittel auf einem Nickeldrahtgitter. Auf der anderen Seite liegt außen ein Gitter aus Nickel-Draht. Der Zusammenbau der Kathode war etwas kompliziert und aufwändig, deshalb gab es eine Schritt-für-Schritt Anleitung durch Oliver Schlüter, was über Video und unterstützt durch Fotos sehr gut funktioniert hat.

Der Kathodenhalter besteht aus 3-D gedruckten Teilen und gegossenen Silikon-Dichtungen, hier auf Fotos von einem anderen Workshop gut zu sehen: https://wiki.opensourceecology.de/ZACplus_Citizen-Science_Schuelerworkshop_vom_13.11.2024

Da ein Ziel des Workshops auch Tests für die Dokumentation waren, wurden Tests mit Abbildungen und Beschreibung gemacht.

1. Luft-/ Sauerstoffzufur (wichtig beim Kleben von Silikondichtung und Glas, Zufuhr sicherstellen)

2. Lichtfenster

3. Gaskathodenhalter mit Silikon-Dichtung

4. Schablone mit Faltung

5. Membran: 3 Schichten. Weiße Schicht: PTFE (Teflon); Schwarze Schicht: Aktivkohle (+ ein bisschen PTFE); Gitter aus Nickel-Draht

6. bis 9. Befestigungsklammern

Das Lichtfenster aus Nickelglas wurde in den Kathodenhalter eingeklebt, was sehr genau passieren musste, damit es wirklich wasser- bzw. laugendicht wird.

Durch geschickte Schnitte musste die Membran der Form der Zinkplatte angepasst werden. Das Zuschneiden und Falten war Detailarbeit. Dafür war eine Schablone 3-D-gedruckt worden, an der entlang geschnitten werden konnte. Die Ausrichtung war hier entscheidend und verlangte räumliche Vorstellungskraft.

Unten ein Blick auf die zusammengebaute Gaskathode, Sicht von beiden Seiten. Die weiße Papierschicht wurde eingefügt, um beim Dichtigkeitstest besser zu erkennen, ob Flüssigkeit auf diese Seite fließt.

Dann wurde die Gaskathode im Kammereinsatz eingebaut und die Klemmen für die Stromabnahme angebracht, um zu zeigen, wie es am Ende aussehen soll.