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BrennstoffzelleZoomA-Z

Fachgebiet - Elektrochemie

Abb.1
Schematischer Aufbau einer Brennstoffzelle

(auch Brennstoffelement). Spezielle Variante einer galvanischen Zelle, bei der durch elektrochemische Oxidation eines Brennstoffs chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.

Als Brennstoffe dienen Gase wie Wasserstoff, H2, oder Kohlenmonoxid, CO, oder niedermolekulare, organische Verbindungen wie Methan, Methanol, Formaldehyd oder Glycol. Als Oxidationsmittel wird in der Regel Sauerstoff (Luft) verwendet.

Hauptbestandteile einer Brennstoffzelle sind die Anode, an der der Brennstoff zuströmt, die Kathode, an der das Oxidationsmittel zugeführt wird, sowie ein ionenleitender Elektrolyt, der die beiden Elektrodenräume voneinander trennt. Bei einer Wasserstoff-Sauerstoff-Zelle erfolgt die elektrochemische Verbrennung entsprechend der Gleichung, wobei der Sauerstoff an der Kathode reduziert, der Wasserstoff an der Anode oxidiert wird:

2H2+O22H2O

Je nach Konstruktionsvariante der Brennstoffzelle (Brennstoff, Zusammensetzung des Elektrolyten) unterscheiden sich die jeweils ablaufenden Prozesse in den gebildeten Verbrennungsprodukten und/oder der Art der Ionen, die die Elektronen übertragen. Inzwischen existieren zahlreiche Typen von Hoch- und Tieftemperaturzellen, die sowohl mobil als auch stationär betrieben werden können. Zu den besonderen technischen Herausforderungen bei der Weiterentwicklung der Brennstoffzellen-Technolgie gehört heute neben dem Bau neuartiger Zellen vor allem auch die Erschließung verbesserter Speichermöglichkeiten für die gasförmigen Brennstoffe.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

WasserstoffLevel 145 min.

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Diese Lerneinheit gibt einen Überblick über das Element Wasserstoff einschließlich Eigenschaften, Reaktionsverhalten, Nachweis, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung des Elements sowie ausgesuchter Verbindungen.

Versuch zum Wirkungsgrad der PEM-BrennstoffzelleLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Zwischen theoretisch verbrauchter Gasmenge und tatsächlich erzeugtem Strom lässt sich ein Zusammenhang herstellen. In diesem Experiment wird aus der tatsächlich verbrauchten Gasmenge im Verhältnis zur theoretisch berechneten Gasmenge der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle berechnet.

Elektrochemische StromquellenLevel 145 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Aufbau und Funktionsweise von verschiedenen elektrochemischen Stromquellen werden dargestellt.

BiobrennstoffzellenLevel 130 min.

BiochemieChemische GrundlagenAllgemeine chemische Grundlagen

Erläutert wird der Aufbau und die Wirkungsweise von Biobrennstoffzellen zur Energiegewinnung.

Leistungskurve der PEM-BrennstoffzelleLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Eine Brennstoffzelle erzeugt aus Sauerstoff und Wasserstoff elektrischen Strom und Wärme. In diesem Experiment wird die maximale Leistungsausbeute einer Brennstoffzelle ermittelt.

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ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

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Leistung der Direkt-Methanol-BrennstoffzelleLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

Die abgegebene Leistung einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle hängt von dem angeschlossenen Lastwiderstand ab. In diesem Experiment lernen Sie den passenden Widerstand zu ermitteln, um eine optimale Leistungsausbeute zu bekommen.

Versuch zur Leistung der Direkt-Methanol-BrennstoffzelleLevel 190 min.

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Die abgegebene Leistung einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle hängt von dem angeschlossenen Lastwiderstand ab. In diesem Experiment lernen Sie den passenden Widerstand zu ermitteln, um eine optimale Leistungsausbeute zu bekommen

Versuch zur Leistung einer BrennstoffzelleLevel 190 min.

ChemieAllgemeine ChemieElektrochemie

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Biobrennstoffzellen kompaktLevel 115 min.

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In dieser einführenden, kompakten Lerneinheit wird der Aufbau und die Wirkungsweise von Biobrennstoffzellen zur Energiegewinnung erläutert.

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In dieser Lerneinheit werden Aufbau und Eigenschaften, Elektrodenreaktionen sowie Vor- und Nachteile verschiedener Brennstoffzellen-Typen aufgeführt. [Stand: September 2011]

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