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Versuch zum Wirkungsgrad der PEM-Brennstoffzelle

Durchführung

Arbeitsauftrag

Nehmen Sie die Geräte nach den Anweisungen und unter Beachtung der jeweiligen Sicherheitshinweise der Bedienungsanleitung in Betrieb:

  1. Das System sollte vor dem Versuch mehrere Minuten Gas produzieren: Verbinden Sie die Ausgangsanschlüsse des Wasserstoffspeichers vom Elektrolyseur mit den Eingangsanschlüssen der Brennstoffzelle. Verschließen Sie die Ausgänge der Brennstoffzelle. Produzieren Sie Wasserstoffgas, öffnen Sie dann kurz die Ausgänge der Brennstoffzelle, damit das System entlüftet wird, und schließen Sie sie danach wieder.
  2. Produzieren Sie das vom Gerät abhängige maximal mögliche Wasserstoffvolumen (im Beispiel 30cm3).
  3. Unterbrechen Sie die Stromversorgung zum Elektrolyseur und die elektrische Verbindung der Brennstoffzelle mit der Widerstandskaskade. Schalten Sie die Widerstandskaskade auf den Widerstand, bei dem Sie den energetischen Wirkungsgrad bestimmen wollen (z.B. 3,3Ω).
  4. Schließen Sie den Stromkreis zwischen Brennstoffzelle und Widerstandskaskade wieder und starten Sie im gleichen Moment die Zeitmessung.Notieren Sie die Messwerte für Zeit, Spannung und Strom nach konstanten Volumenschritten (z.B. 5cm3) bei unverändertem Widerstand. Achten Sie darauf, dass die Stromwerte nicht zu stark schwanken.Hinweis: Wenn der Strom im Laufe der Messung beträchtlich abnimmt, kann die Ursache darin liegen, dass noch Restgase in den Speichern vorhanden sind, die die Funktion der Brennstoffzelle beeinträchtigen. Dieses Problem kann auch auftreten, wenn nur noch wenig Wasserstoff im Speicher vorhanden ist (z.B. nur noch 5cm3).

Beispiel

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Abb.1
Messwerttabelle

Wird einer Brennstoffzelle Wasserstoffgas zugeführt, wandelt sie diesen Brennstoff kontinuierlich in elektrische Energie um. In dieser Tabelle wurden für bestimmte verbrauchte Wasserstoffgasvolumen (in 5-cm3-Schritten) die Zeit-, Spannungs- und Stromwerte aufgenommen.1)

1)Die Messwerte wurden mit dem Wasserstoff-Experimentiersystem Tutorial von h-tec aufgenommen.
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