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Versuch zum Wirkungsgrad der PEM-Brennstoffzelle

Theoretisches Gasvolumen

Das Verhältnis von theoretisch berechneter Gasmenge zu tatsächlich verbrauchter Gasmenge ergibt den Faraday'schen Wirkungsgrad der Brennstoffzelle.

Formel für Brennstoffzellen-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
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