Die Bagdad-Batterie Eine Ur-Batterie, die zum Vergolden geeignet ist?

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1 Die Bagdad-Batterie Eine Ur-Batterie, die zum Vergolden geeignet ist? Von Philipp Janzen, Daniel Wilmes und Stefan Renken KURZFASSUNG Im Irak wurde 1936 ein ungewöhnlicher Fund gemacht. In der Nähe von Bagdad wurde beim Abgetragen eines Hügel eine Parther-Siedlung aus der Zeit um 250 v. Chr. bis 225 n. Chr. freigelegt. Dabei fand man eine 18 cm hohe Vase aus Ton, in der sich ein mit Asphalt im Vasenhals befestigter, 9 cm langer Kupferzylinder befand. Er hatte einem Durchmesser von 26 mm und war unten mit einem Kupferblech verschlossen. Der Kupferzylinder hatte einen Stopfen aus Asphalt, in dem in der Mitte ein ebenso langer Eisenstab steckte und in den Zylinder führte. Der Eisenstab war sehr stark korrodiert und die Vermutung lag nahe, dass der Kupferzylinder ursprünglich mit einer aggressiven Flüssigkeit gefüllt war. Bei späteren Ausgrabungen wurden noch weitere Tonvasen mit vergleichbarem Inhalt gefunden. Der Archäologe und damalige Leiter des Museums in Bagdad - Wilhelm Koenig - schlussfolgerte aus dem Aufbau der Gefäßes, dass es sich hierbei um eine antike Batterie (galvanisches Element) handeln könnte. Solche elektrolytischen Zellen können chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Außerdem vermutete er, dass eine derartige Stromquelle zur Galvanisierung genutzt wurde, denn etliche Funde und Schriften zeugen davon, dass die Parther die Beschichtung von Kupfer mit Gold durch Goldzyanid kannten. Um die Hypothese von Koenig überprüfen zu können, werden wir in unserem Projekt mehrere Bagdad-Batterien nachbauen und ihre Eignung als Stromquelle überprüfen. Anschließend sollen unterschiedliche Optimierungsmöglichkeiten untersucht werden. Der originalgetreue Nachbau der Bagdad-Batterie und dessen optimierte Variante sollen dann hinsichtlich ihrer Eignung für das Vergolden beurteilt werden. GLIEDERUNG 1. Einleitung 2. Aufbau der historischen Bagdad-Batterie 3. Originalgetreuer Nachbau der Bagdad-Batterie 4. Einfluss unterschiedlicher Flüssigkeiten auf die elektrische Spannung und 5. Auswirkung anderer Metalle auf die elektrische Spannung und 6. Vergleich der historischen Bagdad-Batterie mit der optimierten Variante 7. Eignung beider Batterietypen als Stromquelle für das galvanische Vergolden 8. Zusammenfassung

2 9. Literaturhinweis 1. Einleitung. In unserer hochtechnisierten Welt sind Batterien und Akkumulatoren unverzichtbar. Um so erstaunlicher ist es, dass es möglicherweise bereits vor mehr als 2000 Jahren im Orient eine Ur- Batterie gab. Die Nutzung dieser Stromquelle zum galvanischen Vergolden hätte sicherlich damals, so wie auch heute noch, eine magische Faszination ausgelöst. Wir waren daher sehr gespannt, ob es uns mit diesem Projekt gelingen würde, die von Wilhelm Koenig aufgestellten Hypothesen zu bestätigen und möglicherweise weitere Erkenntnisse zu gewinnen. 2. Aufbau der historischen Bagdad-Batterie Bild 1: aus Bagdad-Batterie.html Bild 2: aus

3 3. Originalgetreuer Nachbau der Bagdad-Batterie Bei ersten Versuchen, die Bagdad-Batterien aus Kupferrohren herzustellen, zeigten sich unerwartete Schwierigkeiten. Vor allem zeigte das Abdichten der Kupferrohre mit Teer nicht das erwartete Ergebnis. Bild 3: Abdichten der Kupferrohre mit Teer Die Kupferrohre hatten nicht die erforderliche Standfestigkeit und der Teer verformte sich nach einiger Zeit. Da die Kupferrohre mit zunehmendem Durchmesser auch eine deutlich dickere Wandstärke hatten, kam auch noch ein Gewichtsproblem hinzu. Wir fassten daher den Entschluss, die Kupferzylinder aus dünnem Kupferblech (0,5 mm) selbst anzufertigen Bilder 4 u.5: Zuschneiden der Kupferbleche

4 Bilder 6-12: Formen der Kupferzylinder Bild 13: Versiegeln der Kupferzylinder mit Teer Bild 14: Fertige Kupferzylinder im Experiment Am Kupferzylinder wurde ein Kontaktdraht angelötet und ein 8 mm dicker Eisenstab wurde in einer durchbohrten Holzscheibe befestigt und anschließend mit einem Schraubkontakt versehen. 4. Einfluss unterschiedlicher Flüssigkeiten auf die elektrische Spannung und Um den Einfluss der unterschiedlichen Flüssigkeiten auf die Spannung und einer Bagdad-Batterie zu messen, wurde jeweils eine der in der Tabelle aufgeführten Flüssigkeiten in

5 den Kupferzylinder gefüllt. Die Messwerte sind in der Tabelle zusammengefasst. Flüssigkeiten ph-wert Spannung Haushaltsessig 2,50 0,40 12,00 Essigessenz 1,83 0,45 10,00 Zitronensaft 2,40 0,45 6,00 Orangensaft 4,00 0,50 5,50 Apfelsaft 3,50 0,50 7,00 verdünnte Salzsäure 0,25 0,20 1,00 verdünnte Schwefelsäure 0,30 0,45 6,50 Tabelle 1: Auswirkung von unterschiedlichen Flüssigkeiten auf Spannung und Wir konnten feststellen, dass der ph-wert der Flüssigkeiten keinen eindeutigen und nur einen geringen Einfluss auf die Spannung hat. Ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Spannung und konnten wir beim Essig / -essigessenz zu feststellen. Die relativ niedrig ausfallenden Werte bei der verdünnten Salz- und Schwefelsäure lassen sich möglicherweise mit der verstärkten Gasentwicklung am Eisenstab erklären. Um zu überprüfen, ob sich die Spannung und durch eine Reihen- oder Parallelschaltung erhöhen lassen, wurden jeweils zwei Bagdad-Batterien entsprechend geschaltet. Die jeweiligen Messwerte sind in der Tabelle zusammengefasst. Reihenschaltung: Flüssigkeiten ph-wert Spannung Reihenschaltung Spannung Parallelschaltung Haushaltsessig 2,50 1,00 3,00 0,41 23,00 Essigessenz 1,83 0,95 4,00 0,44 18,00 Zitronensaft 2,40 0,65 1,50 0,46 11,00 Orangensaft 4,00 1,00 4,00 0,51 12,00 Apfelsaft 3,50 1,00 4,45 0,49 14,00 verdünnte Salzsäure 0,25 0,40 1,90 0,21 2,50 verdünnte Schwefelsäure 0,30 0,90 5,80 0,45 13,00 Tabelle 2: Änderung von Spannung und bei einer Reihen und Parallelschaltung Die Messreihe lieferte folgende Ergebnisse:

6 Durch eine Reihenschaltung der Bagdad-Batterien ließ sich die Spannung deutlich er-höhen. Erwartungsgemäß verdoppelte sie sich. Die fiel dabei deutlich ab. Dies machte sich vor allem beim Essig und den Säften bemerkbar. Parallel geschaltete Bagdad-Batterien zeigten, im Vergleich zu einer einzelnen, kaum Veränderungen bei der Spannung. Die ließ sich hingegen deutlich steigern. 5. Auswirkung anderer Metalle auf die elektrische Spannung und Um die Spannung und zu steigern, haben wir den Eisenstab durch einen entsprechenden Zinkstab ersetzt. Für eine einzelne Bagdad-Batterie und für zwei parallel, bzw. in reihe geschalteten Bagdad-Batterien sind die Werte in den Tabellen 3 und 4 zusammengestellt. Flüssigkeiten ph-wert Spannung Haushaltsessig 2,50 0,91 19,00 Essigessenz 1,83 0,89 22,00 Zitronensaft 2,40 0,85 17,00 Orangensaft 4,00 0,80 14,00 Apfelsaft 3,50 0,90 13,00 verdünnte Salzsäure 0,25 0,75 47,00 verdünnte Schwefelsäure 0,30 1,20 110,00 Tabelle 3: Spannung und mit einem Zinkstab Flüssigkeiten ph-wert Spannung Spannung Reihenschaltung Parallelschaltung Haushaltsessig 2,50 1,75 15,00 0,90 25,00 Essigessenz 1,83 1,90 10,00 0,90 35,00 Zitronensaft 2,40 1,75 15,00 0,85 21,00 Orangensaft 4,00 1,70 4,50 0,80 27,00 Apfelsaft 3,50 0,90 8,00 0,91 19,00 verdünnte Salzsäure 0,25 1,30 23,00 0,77 80,00 verdünnte Schwefelsäure 0,30 1,60 67,00 1,19 135,00 Tabelle 2: Änderung von Spannung und bei einer Reihen- und Parallelschaltung mit einem Zinkstab

7 6. Vergleich der historischen Bagdad-Batterie mit der optimierten Variante Durch das Austauschen des Eisenstabs durch einen Zinkstab konnten die Spannungen fast verdoppelt werden. Ebenso ließen sich die n beachtlich steigern. Um eine möglichst Leistungsstarke Bagdad-Batterie zu erhalten, wäre die Kombination aus einem Zinkstab und einer möglichst starken Säure (verdünnte Salz- / Schwefelsäure) sinnvoll. Im Vergleich zum Zinkstab waren beim Einsatz des Eisenstabs und der Essigsäure die Spannung und eher niedrig. Aber im Gegensatz zum Eisenstab zeigte der Zinkstab schon nach einiger Zeit deutliche Abnutzungserscheinungen. Diese gingen dabei mit einer regen Gasentwicklung einher. Um eine möglichst langlebige Bagdad-Batterie zu erhalten, wäre daher der Eisenstab der geeignetere. 7. Eignung beider Batterietypen als Stromquelle für das galvanische Vergolden Bilder 15 u. 16: Versuchsaufbau zum galvanischen Vergolden eines Schlüssels Beim galvanischen Vergolden ist eine Mindestspannung von 2V erforderlich. Um diese zu erhalten, haben wir 8 Bagdad-Batterien mit Essigsäure und einem Eisenstab in eine Reihe geschaltet. Beim Galvanisierens fiel die Spannung von 3,5V auf etwa 1,8V ab. Die betrug dabei nur 3mA. Es zeigte sich erst nach mehreren Stunden eine deutlicher Goldbelag auf dem Schlüssel. Als wir den Eisenstab gegen einen Zinkstab ausgetauscht hatten, stieg die Spannung auf 8,5V. Sie fiel jedoch auch hier während des Galvanisierens auf 3,5V. Die war jedoch 10-fach höher als beim Eisenstab und betrug etwa 30mA. Schon nach wenigen Minuten war ein hauchdünner Goldbelag erkennbar und nach 30 Minuten deutlich sichtbar.

8 Bild 17: Vergoldete Schlüssel 8. Zusammenfassung Unsere Versuchsergebnisse zeigen, dass es prinzipiell durchaus möglich gewesen wäre, mit einer Bagdad-Batterie galvanisch zu vergolden. Der Zeitbedarf für das Vergolden ist jedoch sehr groß. Deutliche schneller ist ein Vergolden mit der optimierten Form der Bagdad-Batterie möglich. 9. Literaturhinweis 1. de.wikipedia.org/wiki/bagdad-batterie 2. ARTIKEL ArchäologieIm Cache - Ähnliche Seiten 3. wikis.zum.de/kas/ur-batterie/bagdad-batterieim Cache