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Tutorial MenueElektrolyseur und Brennstoffzelle im UnterrichtLerneinheit 4 von 7

Versuch zum Faraday'scher Wirkungsgrad des PEM-Elektrolyseurs

Theoretisches Gasvolumen

Das Verhältnis von theoretisch berechneter Gasmenge zu tatsächlich erzeugter Gasmenge ergibt den Faraday'schen Wirkungsgrad des Elektrolyseurs.

Formel für Elektrolyseur-Stacks

Berechnungen

Faraday'sche Gesetz
Q = n · z · F = I · t n = I t z F
Stoffmengenbezogene Zustandsgleichung für Gase
p · V = n · R · T V = n R T p

Verbindet man beide Formeln, lässt sich das Gasvolumen wie folgt berechnen:

V = I · t · R · T z · F · p
Legende
V-theoretisch erzeugtes Gasvolumen in m3
R-universelle Gaskonstante (8,314 J mol-1 K-1 ; 1 J = 1 kg m2 s-2 )
I-Strom in A
T-Umgebungstemperatur in K
t-Zeit in s
F-Faraday-Konstante (96.485 C mol-1 ; 1C = 1 A s )
p-Umgebungsdruck in Pa (1Pa = 1 N m-2 = 1 kg m-1 s-2 )
z -Anzahl der Elektronen, um ein Molekül abzuscheiden: z ( H 2 ) = 2 , d.h., es werden 2mol Elektronen benötigt, um 1mol Wasserstoff freizusetzen; z ( O 2 ) = 4
Beispiel
V H 2  (errechnet) = I ¯ · t · R · T z · F · p = 1,01 A   ·   238 s   ·   8,314 J mol-1 K-1   ·   298 K 2   ·   96.485   C mol-1   ·   1,013 · 10 5 Pa
V H 2  (errechnet) = 3,05 · 10 5  m 3 = 30,5  cm 3
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