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Maschinentechnisches Praktikum (Fach) / Brennstoffzelle (Lektion)
- Vorteile der Brennstoffzelle (4) Hoher Wirkungsgrad, da der Carnot-Wirkungsgrad umgangen werden kann Chemische Energie wird direkt in elektrische Energie umgewandelt keine Schadstoffemission, nur Wasser geräuschfrei (keine rotierenden Bauteile)
- Wie kann man die Leistung erhöhen? (2) Durch Erhöhung des Wasserstoff-Volumenstroms (P_el ist abhängig vom zugeführtem Wasserstoff-Volumenstrom) Durch Erhöhung der Luftzufuhr mittels Lüfter; erhöht allerdings nicht den Wirkungsgrad
- Nachteile einer Brennstoffzelle (3) hoher Kostenfaktor kurze Lebensdauer schwierige Handhabung und Herstellung von Wasserstoff
- Chemische Abläufe Wasserstoff wird an der Anode katalytisch oxidiert, gibt Elektronen ab Sauerstoff wird an der Kathode katalytisch reduziert, nimmt Elektronen auf Wasserstoffionen wandern durch Elektrolyt Elektronen wandern über äußeren Leiter zur Kathode Reaktion zu Wasser Oxidation: 2 H2 → 4 H+ + 4 e- Reduktion: O2 + 4 H+ + 4 e- → 2 H2O gesamt: 2 H2 + O2 → 2 H2O
- Arten von Brennstoffzellen Niedertemperatur-BZ (V: Temperaturen von 0-100°C, direkter Betrieb möglich N: teuere Katalysatoren aus z.B. Platin, hohe Herstellungskosten) Hochtemperatur-BZ (V: höherer Wirkungsgrad, nutzbare Abwärme, günstiger N: hohe Temperaturen bis 1.000°C, geringere Lebensdauer)
- Speichermöglichkeiten für Wasserstoff Druckbehälter → Diffusionsproblem Flüssiggasspeicherung → unwirtschaftlich, hohe Wärmedämmung nötig Metallhybridspeicherung (Lösen [Einlagerung in Zwischengitterplätzen] in Metallhybriden → hohes Gewicht, teuer Wasserstoff ist zudem hoch entzündlich
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