Brennstoffzellentechnik: Grundlagen, Komponenten, Systeme, by Peter Kurzweil

By Peter Kurzweil

Dieses Fach- und Lehrbuch behandelt die Grundlagen der Brennstoffzellen. Dabei werden die chemischen Grundlagen in leicht verständlicher shape dargestellt. Einen Schwerpunkt des Buchs bilden die verschiedenen Brennstoffzellentypen und deren technische Anwendung. Im Kapitel "Gaserzeugung" werden konventionelle und substitute Methoden und Konzepte behandelt. Eine aktuelle Marktübersicht von Anbietern gibt zuverlässige Informationen zu diesem Thema. Die überarbeitete und aktualisierte zweite Auflage berücksichtigt zahlreiche konstruktive Ergänzungsvorschläge aus Leserzuschriften. Dabei wurden die Grundlagen ausführlicher behandelt und durch Rechenbeispiele ergänzt. In der Marginalspalte findet der Leser praxisnahe Zusatzinformationen und die Tabellen bringen Bezüge zur aktuellen Forschung.

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Definitionsgem¨aß wird das Redoxsystem als Reduktionsgleichung formuliert, auch wenn es Elektronen abgibt: Oxidierte Stoffe + Elektronen Reduzierte Stoffe 0 Das Normalpotential E 0 = ϕ 0 − ϕNHE ist unabh¨angig von St¨ochiometriekoeffizienten. Reduktionsmittel, z. B. das unedle Eisen, geben Elektronen ab und laden sich deshalb negativ gegen die NHE auf (E 0 < 0). Oxidationsmittel, z. B. das edle Kupfer, haben ein positives Normalpotential, weil sie Elektronen aufnehmen. ✄Tab. 10 3 Halbzelle = Elektrode + Elektrolyt 4 engl.

Beispiel: Systemwirkungsgrad einer AFC bei 95%iger Gasausnutzung: ηeff = 95% · 0,9V/1,48V = 58% 7 Heizwert H , Lower Heating Value, LHV: Verbrennungsw¨arme minus nicht nutzbare Verdampfungsw¨arme der Brenngase. u 8 Brennwert H = − H 0 , Higher Heating Value, HHV: 25 ◦ C, mit Verdampfungsw¨arme von Feuchte und Produktwasser o 9 Bei Batterien: η = mittlere Spannung beim Entladen U / Ladespannung U ex U in 10 Beispiel: Bildung von Formaldehyd und Ameisens¨aure anstatt CO bei der Methanoloxidation in der DMFC.

Vorteilhaft sind Ionenleiter mit großer Leitf¨ahigkeit, also kleinem Elektrolytwiderstand Rel . a. Mittlere Stromdichte: ohmscher Spannungsabfall im Elektrolyten (Rel b/I ) Hohe Str¨ome: Diffusions¨uberspannung und Diffusionsgrenzstrom. 4. Grenzstrombereich. Bei hohen Str¨omen knickt die Kennlinie ab, wenn der An- oder Abtransport der Reaktionspartner geschwindigkeitsbestimmend wird; dann begrenzt der Stofftransport durch Diffusion und Konvektion die schnellere elektrochemische Reaktion. Vor der Elektrode baut sich ein Konzentrationsgradient auf.

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