Die Brennstoffzelle

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Die Brennstoffzelle

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Title: Folie 1 Author: Ismail Last modified by: Ismail Created Date: 11/27/2005 8:58:49 PM Document presentation format: Bildschirmpr sentation Other titles – PowerPoint PPT presentation

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Title: Die Brennstoffzelle

1
Die Brennstoffzelle
2
Gliederung

Was ist eine Brennstoffzelle?
Geschichte der Brennstoffzelle
Aufbau und Funktionsweise der Brennstoffzelle
Unterschiedliche Arten
Gesamtwirkungsgrad
Kosten

3
1
Indirekte Energieumwandlung
4
2

Konkurrenz zu bisherigen Methoden
? Brennstoffzelle (BSZ)

direkte Energieumwandlung
5
3

ähnlich
Aber
Der BSZ muss kontinuierlich Brennstoff
hinzugefügt werden

6
4

1800 ? Johann wilhelm Ritter entdeckt die
Elektrolyse
1839 ? Sir William Grove kehrt den
Ritterschen Versuch um
Geburtsstunde der BSZ

7
Aber
5

Brennstoffzelle war technologisch seiner
Zeit weit vorraus
? Elektrochemie komplex
? Platin sehr teuer
? Werner von Siemens
zur gleichen Zeit erfand er
das Dynamo
? unkompliziert
? preisgünstig

8
6

Weiteres Problem
Wasserstoffherstellung
Viel zu viele Probleme
? BSZ war es nicht wert weiter erforscht zu
werden
1967 Erfindung des Otto-Motor

9
7

Mit der Zeit bessere Konzepte für
? Günstigere Platinherstellung
? Wasserstoffherstellung
Jedoch kein Durchbruch
Erst
1958 Gründung der NASA

10
8

Raumkapsel sollte mit Strom versorgt werden
Atomreaktoren ? zu risikoreich
Solarenergie ? zu leistungsarm
Batterie ? groß, schwer und kurze
Lebensdauer
Lösung BSZ
Jedoch für Erde unpraktikabel

11
9

Klimaerwärmung endlichkeit der Rohstoffe
? weiterentwicklung der BSZ
(1994 DaimlerCrysler ? NECAR)
(1999 erste Wasserstoff-tankstelle)

12
Aufbau der BSZ
10

? Sehr einfacher Aufbau
aufgebaut wie ein Sandwich (3 Lagen)
Äußere Schicht Elektroden (Anode Kathode)
In der Mitte Elektrolyt
Elektrolyt wichtig
? Lässt Ionen durch
? undurchlässig für Elektronen

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Funktionsweise
11

Anode Kathode ? Katalysator-schicht (Platin)
Elektrolyt durchlässig für bestimmte
Ionen
(abhängig vom Elektrolyt)
(Heute) 6 verschieden Arten von BSZ
? Fast gleiche Funktionsweise
Anode ? Brennstoff (Wasserstoff)
Kathode ? Sauerstoff (Luft)
Kat (Anode) ? spaltet H2
Elektronen H2 Ion
Elektrolyt ? Ionendurchlässig
Elektronen ? äußerer Leiter
Stromfluss
O2 oxidiert (? braucht Elektronen) ? Neg.
Sauerstoff Ionen
Neg. Sauerstoff Ionen Wasserstoff Ionen ?
Wasser

14
12

Haben gesehen
BSZ
? direkte Umwandlung von Chem. in El. Energie
? 2.Hauptsatz der Thermodynamik gilt hier nicht
d.h theoretisch
?BSZ 70 bis annähernd 100
Praxis jedoch ?BSZ 30-70

2.Hauptsatz der Thermodynamik Es gibt keine
Maschine, die Wärme vollständig in andere Energie
umwandeln kann.
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Zur Zeit
? 6 Unterschiedliche Arten
Alkalische BSZ (AFC)
Polymer Elektrolyt Membran BSZ (PEMFC)
Direkt Methanol BSZ (DMFC)
Phosphorsaure BSZ (PAFC)
Karbonat-Schmelzen BSZ (MCFC)
Oxid-Keramische BSZ (SOFC)
Unterteilung
Niedertemperatur BSZ
Hochtemperatur BSZ

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Bis auf Elektrolyt
? Funktionsweise PEMFC

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23
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BSZ ? hoher Wirkungsgrad
ABER
BSZ benötigt Wasserstoff
Wasserstoff immer in Verbindung mit anderen
Elementen
d.h. Wasserstoff muss hergestellt werden
z.B. Elektrolyse
? man braucht Elektrische Energie
? Gesamtwirkungsgrad muss betrachtet werden

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Betrachte
WELL to WHEEL Analyse
(? Bohrloch zum Rad Wirkungsgrad)

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24
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Greenpeace
? gegen BSZ!
Angeblich zwei Mal so hoher Energieverbrauch
durch Elektrolyse
? Sogar mit erneuerbarer Energie wie Solar, Wind..

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Zusammenfassung
Kraftstoffverbrauch durch Hybridmotoren
verringert (bei allen Systemen)
Reduzierte Treibhausgase bei BZF mit reformiertem
Erdgas
BZF haben Potenzial Treibhausgase nahezu
vollständig zu reduzieren (von art der
Wasserstoffherstellung abhängig)
BZF mit Methanol ? keine Vorteile gegenüber
Benzinfahrzeuge

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