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brennstoffzelle [2006/11/03 09:13] (aktuell) |
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+ | ====== Brennstoffzelle ====== | ||
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+ | Die Brennstoffzelle erzeugt [[Strom]] durch dei kalte Verbrennung von [[Wasserstoff]]. | ||
+ | Für den Einsatz in [[Elektrofahrzeuge]]n ist Sie noch zu teuer. Weiter ist die Beschaffung des Brennstoffs (Wasserstoff, | ||
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+ | ===== Technik ===== | ||
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+ | Aus: http:// | ||
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+ | Das Prinzip der Brennstoffzelle wurde 1838 von Christian Friedrich Schönbein anhand der Reaktion | ||
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+ | 2 H2 + O2 = 2 H2O | ||
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+ | entdeckt. Viele Brennstoffzellentypen nutzen heutzutage diese Reaktion als „kalte Verbrennung“ zur Gewinnung elektrischer Energie. | ||
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+ | Ein wichtiges Beispiel ist die Protonenaustauschermembran-Brennstoffzelle (PEMFC). Eine solche Brennstoffzelle verwendet in der Regel Wasserstoff als Energieträger und erreicht einen Wirkungsgrad von etwa 60%. Andere Konstruktionen arbeiten mit Methanol oder Methan und erzeugen daraus den Wasserstoff mittels Reformierung. Das Kernstück der PEMFC ist eine Polymermembran, | ||
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+ | Wasserstoff wird an der Anode katalytisch oxidiert und dabei unter Abgabe von Elektronen in Hydronium-Ionen umgewandelt. Diese Elektronen werden aus der Brennstoffzelle abgeleitet und fließen über einen elektrischen Verbraucher, | ||
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+ | Bisher werden in Fahrzeugen meist Niedrigtemperatur-Brennstoffzellen verwendet: Deren Prozesstemperatur beträgt ca. 80 C. Wesendlich höhere Temperaturen zerstören die Zellen. Weil das als Elektrolyt eingesetzte Wasser über 80 C immer schneller verdampft. Daher ist ein aufwendiges Kühlsystem notwendig sowie systembedingt eine Befeuctung der zugeführten Gase Wasserstoff und Sauerstoff, damit die wassergetränkte Membran zwischen Anode und Kathode nicht austrocknet. | ||
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+ | ==== Hochtemperaturbrennstoffzellen von VW ==== | ||
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+ | Um die Problematik der bisherigen " | ||
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+ | Die Elektroden aus Kohlenstoff wurden in einer speziellen Siebdruckmaschine mit einer " | ||
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+ | Für VW ist die Hochtemperatur-Brennstoffzelle das Ziel, wenn es um den Wasserstoffantrieb eines Autos serienreif werden soll. Die Kühlung ist mit einem normalen Diesel-Pkw vergleichbar. Teure, schwere und platzraubende Komponenten zur Befeuchtung der Gase sind nicht nötig. Die Leistungsausbeute bisher: 0,9 Watt cm2. | ||
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+ | VW prognostiziert in ca. 10 Jahren serienreife Fahrzeuge. **Mit der interessanten Einschränkung, | ||
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+ | Information aus: http:// | ||
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+ | ==== Gleichung ==== | ||
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+ | Die an den Elektroden der PEMFC auftretenden Bruttoreaktionen sind in den folgenden Gleichungen wiedergegeben: | ||
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+ | Anode H2 + 4 H2O = 4 H3O^+ + 4 e^- | ||
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+ | Oxidation / Elektronenabgabe | ||
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+ | Kathode O2 + 4 H3O^+ + 4 e^- = 6 H_2O | ||
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+ | Reduktion / Elektronenaufnahme | ||
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+ | Einige Punkte auf dem Weg zur praktischen Nutzung stellen folgende Ereignisse dar: | ||
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+ | * Am 13. April 1994 stellt die Daimler-Benz AG das erste Brennstoffzellen-Fahrzeug NECAR 1 (New Electric Car) der Öffentlichkeit vor. Das Fahrzeug verwendet eine PEM-Brennstoffzelle und nutzt Methanol als Treibstoff. Im Mai 1997 präsentiert die Firma den Stadtomnibus NEBUS mit Brennstoffzellenantrieb. | ||
+ | * 2004 wird das Wasserstoff-Leichtmobil Hysun3000 vom TÜV zugelassen. | ||
+ | * Am 26. Juni 2005 fand der „Eco-Marathon“ in Ladoux statt. Das PAC-II Car der ETH Zürich brauchte dabei nur 1,02 Gramm Wasserstoff, | ||
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+ | ===== Problem ===== | ||
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+ | Grundsätzliche Probleme: Die Wasserstoffproduktion kostet ca. 50% der Primärenergie. Die Speicherung von [[Wasserstoff]]: | ||
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+ | ====== Links ====== | ||
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+ | * http:// | ||
+ | * http:// | ||
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+ | * http:// |