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Wie funktioniert eine Brennstoffzelle für Kinder: Aufbau, Reaktionsgleichung und Vor- und Nachteile

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Hannah Köth

6.12.2020

Chemie

Brennstoffzelle Chemie

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle für Kinder: Aufbau, Reaktionsgleichung und Vor- und Nachteile

Die Brennstoffzelle ist eine effiziente Zukunftstechnologie, die Wasserstoff und Sauerstoff nutzt, um Strom und Wärme zu erzeugen. Sie findet Anwendung in der Raumfahrt, in Autos und Zügen.

• Die Brennstoffzelle wandelt chemische in elektrische Energie um
• Sie besteht aus Anode, Kathode und Elektrolyt
• Bei der Reaktion entstehen Wasser, Strom und Wärme
• Hoher Wirkungsgrad und geringe Wartung sind Vorteile
• Anwendungen gibt es in Fahrzeugen, U-Booten und der Raumfahrt

...

6.12.2020

3730

Die Brennstoffzelle
Eine über 180 Jahre alte Idee, die nun als eine Effizienz-Technologie der Zukunft gilt. Wasserstoff plus
Sauerstoff erze

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Vor- und Nachteile der Brennstoffzelle

Die Vor- und Nachteile der Brennstoffzelle sind vielfältig und müssen sorgfältig abgewogen werden.

Vorteile der Brennstoffzelle umfassen:

  1. Hoher Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung
  2. Geringe Verschleiß- und Wartungsanfälligkeit
  3. Umweltfreundliche Energieerzeugung ohne direkte CO2-Emissionen
  4. Potenzial zur Reichweitenverlängerung in Elektrofahrzeugen

Example: In Elektroautos können Brennstoffzellen als Range Extender eingesetzt werden, um die Reichweite zu vergrößern.

Zu den Nachteilen von Wasserstoff-Autos und Brennstoffzellen gehören:

  1. Energieintensive und aufwendige Wasserstoffherstellung
  2. Hohe Kosten für Infrastruktur und Technologie
  3. Große technische Anforderungen an Produktion und Lagerung

Highlight: Die Effizienz der Wasserstoff-Brennstoffzelle im Vergleich zu anderen Antriebsarten ist ein wichtiger Faktor bei der Bewertung dieser Technologie.

Anwendungsgebiete der Brennstoffzelle:

  1. Raumfahrt: Seit den 1960er Jahren im Einsatz
  2. U-Boote: Verwendung seit den 1950er Jahren
  3. Automobilindustrie: Forschung und Tests von Brennstoffzellenautos durch Honda, Hyundai, Toyota, Renault und Mercedes-Benz
  4. Luftfahrt: Entwicklung eines wasserstoffbetriebenen Flugzeugs durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
  5. Schienenverkehr: Testbetrieb von Brennstoffzellen-Zügen in Deutschland seit 2018

Quote: "Ende 2021 sollen die Züge nun mit Brennstoffzellen dann regulär durch Niedersachsen fahren, sowie 2022 in Hessen."

Der Wirkungsgrad Elektroauto vs Diesel und der Vergleich zwischen Wasserstoff und Elektro Effizienz sind wichtige Aspekte bei der Bewertung der Zukunftsfähigkeit dieser Technologie. Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung in diesem Bereich könnte die Vorteile von Wasserstoff als Energieträger in Zukunft noch weiter verstärken.

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Philipp, iOS User

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Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

 

Chemie

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6. Dez. 2020

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Wie funktioniert eine Brennstoffzelle für Kinder: Aufbau, Reaktionsgleichung und Vor- und Nachteile

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Hannah Köth

@hannahkth_813470

Die Brennstoffzelle ist eine effiziente Zukunftstechnologie, die Wasserstoff und Sauerstoff nutzt, um Strom und Wärme zu erzeugen. Sie findet Anwendung in der Raumfahrt, in Autos und Zügen.

• Die Brennstoffzelle wandelt chemische in elektrische Energie um
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Die Brennstoffzelle
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Vor- und Nachteile der Brennstoffzelle

Die Vor- und Nachteile der Brennstoffzelle sind vielfältig und müssen sorgfältig abgewogen werden.

Vorteile der Brennstoffzelle umfassen:

  1. Hoher Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung
  2. Geringe Verschleiß- und Wartungsanfälligkeit
  3. Umweltfreundliche Energieerzeugung ohne direkte CO2-Emissionen
  4. Potenzial zur Reichweitenverlängerung in Elektrofahrzeugen

Example: In Elektroautos können Brennstoffzellen als Range Extender eingesetzt werden, um die Reichweite zu vergrößern.

Zu den Nachteilen von Wasserstoff-Autos und Brennstoffzellen gehören:

  1. Energieintensive und aufwendige Wasserstoffherstellung
  2. Hohe Kosten für Infrastruktur und Technologie
  3. Große technische Anforderungen an Produktion und Lagerung

Highlight: Die Effizienz der Wasserstoff-Brennstoffzelle im Vergleich zu anderen Antriebsarten ist ein wichtiger Faktor bei der Bewertung dieser Technologie.

Anwendungsgebiete der Brennstoffzelle:

  1. Raumfahrt: Seit den 1960er Jahren im Einsatz
  2. U-Boote: Verwendung seit den 1950er Jahren
  3. Automobilindustrie: Forschung und Tests von Brennstoffzellenautos durch Honda, Hyundai, Toyota, Renault und Mercedes-Benz
  4. Luftfahrt: Entwicklung eines wasserstoffbetriebenen Flugzeugs durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
  5. Schienenverkehr: Testbetrieb von Brennstoffzellen-Zügen in Deutschland seit 2018

Quote: "Ende 2021 sollen die Züge nun mit Brennstoffzellen dann regulär durch Niedersachsen fahren, sowie 2022 in Hessen."

Der Wirkungsgrad Elektroauto vs Diesel und der Vergleich zwischen Wasserstoff und Elektro Effizienz sind wichtige Aspekte bei der Bewertung der Zukunftsfähigkeit dieser Technologie. Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung in diesem Bereich könnte die Vorteile von Wasserstoff als Energieträger in Zukunft noch weiter verstärken.

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Die Grundlagen der Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ist eine über 180 Jahre alte Erfindung, die heute als Effizienztechnologie der Zukunft gilt. Sie nutzt die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, um Strom und Wärme zu erzeugen. Diese Technologie wurde bereits vor vielen Jahren in der Raumfahrt eingesetzt und findet nun auch in Autos und Zügen Anwendung.

Definition: Eine Brennstoffzelle ist ein Energiewandler, in dem ein kontinuierlich zugeführter Brennstoff (z.B. Wasserstoff) mit einem Oxidationsmittel (z.B. Sauerstoff) reagiert, um Elektrizität zu erzeugen.

Der Aufbau und die Funktion einer Brennstoffzelle ähneln dem einer Batterie. Beide bestehen aus zwei Elektroden - einer Anode und einer Kathode - die durch einen Elektrolyten getrennt sind. Der Elektrolyt ermöglicht den Ionentransport zwischen den Elektroden.

Vocabulary: Elektrolyte sind feste, flüssige oder gelartige chemische Substanzen, die Strom leiten können.

Die Brennstoffzelle Reaktionsgleichung zeigt den chemischen Prozess:

  1. An der Anode: 2 H₂ → 4 H+ + 4e¯ (Oxidation / Elektronenabgabe)
  2. An der Kathode: O₂ + 4H+ + 4e¯ → 2 H₂O (Reduktion / Elektronenaufnahme)
  3. Gesamtreaktion: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O (Redoxreaktion / Zellreaktion)

Diese Reaktion wird oft als "kalte Verbrennung" bezeichnet und gilt als besonders effizient.

Highlight: Die Brennstoffzelle wandelt chemische direkt in elektrische Energie um, ohne den Umweg über Wärme und mechanische Kraft, was sie besonders effizient macht.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

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Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Sudenaz Ocak

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Greenlight Bonnie

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Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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