Zusammenfassung und Handout zum Thema Brennstoffzelle PDF

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Summary

Diese Zusammenfassung gibt einen Überblick über die Geschichte und die Funktionsweise der Brennstoffzelle....

Description

20.05.2019

Die Brennstoffzelle Einleitung • Brennstoffzelle als Ersatz für den Verbrennungsmotor • CO2-Konzentration hat seit der Industrialisierung um 30% zugenommen → in Deutschland von 1997 bis 2008 um 15% gestiegen bei 23% mehr Fahrleistung • bis 2030 soll sich die Anzahl der zugelassenen Kraftfahrzeuge weltweit verdoppeln Die Erfindung bzw. Entdeckung • Sir William Grove (1811-1896) entdeckte 1839, dass man die Elektrolyse rückgängig machen kann und dabei Nutzstrom entsteht • 1842 baute er den ersten funktionierenden Versuchsaufbau, der genug Spannung lieferte • F. T. Bacon entwickelte 1949 den Grundtyp der H2O2 Brennstoffzelle • 1966 wird die Bacon-Zelle im Apollo-Mondprogramm als Strom- und Brauchwassererzeuger eingesetzt → 0,6l Trinkwasser pro kWh Der Aufbau und Funktion • Brennstoffzelle ist ein galvanisches Element aus Wasserstoff und Sauerstoff • Wasserstoff und Sauerstoff reagieren mit einem protonenleitenden Elektrolyten zu einfachem Wasser • setzt sich aus 2 Platinelektroden (Anode und Kathode) und einer Elektrolytenmembran (trennt Wasserstoff und Sauerstoff) zusammen • an die Anode wird Wasserstoff geleitet → Katalysator spaltet Elektronen vom Wasserstoff ab -> werden dem Stromkreis des Verbrauchers zugeführt • Wasserstoff wird positiv geladen -> entstandene Wasserstoff-Protonen wandern durch die Elektronenmembran und reagieren mit dem Sauerstoff und den aus dem Stromkreis vom Sauerstoff aufgenommenen Elektronen zu Wasser (Wasserdampf) Gewinnung und Sicherheit von Wasserstoff • verschiedene Möglichkeiten der Gewinnung von Wasserstoff, z.B. aus Wasser durch Elektrolyse • Wasserstoffgewinnung durch Methanol kann in mobilen Systemen zum Einsatz kommen • Wasserstoff wird in besonderen Behältern aufbewahrt → nicht explosionsgefährdet Fazit Vorteile: - effiziente Energieausnutzung mit hohem Wirkungsgrad - nahezu emissionsfrei - vergleichsweise leise und vibrationsarm - unerschöpfliche Verfügbarkeit von Wasserstoffs

Nachteile - gegenwärtig noch zu teuer - hoher Platzbedarf, großes Gewicht - keine nennenswerte Infrastruktur - benötigt eigene hochkomplexe Zapfsäulen mit hohem Explosionsschutz

Quellen http://www.faz.net/aktuell/technik-motor/auto-verkehr/brennstoffzelle-wasser-im-tank-14932992.html http://www.brennstoffzelle-nrw.de/brennstoffzellen/grundlagen/ http://www.seilnacht.com/Lexikon/bzellen.html http://www.chemie.de/lexikon/Brennstoffzelle.html http://www.brennstoffzelle-nrw.de/brennstoffzellen/historie/ http://www.spektrum.de/magazin/wasserstoff-fuer-s-handy/827750 Linus, Chrischi, Luis (11b)...