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Brennstoffzelle einfach erklärt: Aufbau, Funktion und Anwendungen

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K

Kim/chi

2.3.2021

Chemie

Vorstellung der Tertiärelemente - Brennstoffzelle

Brennstoffzelle einfach erklärt: Aufbau, Funktion und Anwendungen

Brennstoffzellen sind effiziente Energiewandler, die chemische in elektrische Energie umwandeln. Sie bieten vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von portablen Geräten bis hin zu stationären Energiesystemen. Ihre Hauptvorteile sind hohe Effizienz und umweltfreundlicher Betrieb, während Herausforderungen in Kosten und Infrastruktur bestehen.

Wasserstoff-Brennstoffzellen nutzen die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser für die Stromerzeugung.
• Die Direktmethanol-Brennstoffzelle verwendet Methanol als Brennstoff bei niedrigen Temperaturen.
• Einsatzgebiete umfassen portable, mobile und stationäre Anwendungen wie Smartphones, Fahrzeuge und Hausenergieversorgung.
• Trotz einiger Nachteile bieten Brennstoffzellen großes Potenzial für eine nachhaltige Energiezukunft.

...

2.3.2021

755

Handout zu Tertiärelementen - Brennstoffzellen
1. Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle (AFC)
➤ Aufbau und Funktion:
Elektronen (e)
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Einsatzfelder und Anwendungen von Brennstoffzellen

Brennstoffzellen haben ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten, die weit über ihre ursprüngliche Nutzung in der Raumfahrt und für militärische Zwecke hinausgehen. Im zivilen Bereich lassen sich drei Hauptanwendungsbereiche identifizieren: portable, mobile und stationäre Anwendungen.

Portable Anwendungen der Brennstoffzellentechnologie umfassen die Stromversorgung elektronischer Kleinverbraucher. Laptops, Smartphones und MP3-Player sind typische Beispiele für diese Kategorie. Die kompakte Größe und hohe Energiedichte machen Brennstoffzellen besonders attraktiv für diese Geräte.

Bei mobilen Anwendungen wird die Brennstoffzelle Auto-Technologie für den Antrieb von Kraftfahrzeugen und Booten oder für die Bordstromversorgung eingesetzt. Autos, Busse, Flugzeuge und sogar U-Boote können von dieser umweltfreundlichen Energiequelle profitieren.

Highlight: Die Vielseitigkeit der Brennstoffzellentechnologie zeigt sich besonders in ihren mobilen Anwendungen, die von Autos bis hin zu U-Booten reichen.

Stationäre Anwendungen von Brennstoffzellen reichen von Systemen zur Energieversorgung einzelner Häuser bis hin zu Lösungen für ganze Wohnviertel. Hier dienen sie sowohl der Heizung als auch der Stromerzeugung.

Example: Ein Einfamilienhaus könnte durch eine stationäre Brennstoffzellenanlage mit Wärme und Strom versorgt werden, was die Energieeffizienz erheblich steigert.

Die Vor- und Nachteile von Brennstoffzellen sind vielfältig und müssen sorgfältig abgewogen werden. Zu den Vorteilen gehören zweifellos die hohe Effizienz und die Umweltfreundlichkeit, während Nachteile wie hohe Kosten und die noch unzureichende Infrastruktur Herausforderungen darstellen.

Vocabulary: Der Wasserstoff-Brennstoffzelle Wirkungsgrad ist ein wichtiger Faktor bei der Beurteilung ihrer Effizienz im Vergleich zu anderen Energiequellen.

Abschließend lässt sich sagen, dass Brennstoffzellen trotz einiger Herausforderungen ein enormes Potenzial für eine nachhaltige Energiezukunft bieten. Ihre Vielseitigkeit und Effizienz machen sie zu einer vielversprechenden Technologie, deren Weiterentwicklung und breitere Anwendung in den kommenden Jahren zu erwarten ist.

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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

755

30. Juni 2025

2 Seiten

Brennstoffzelle einfach erklärt: Aufbau, Funktion und Anwendungen

K

Kim/chi

@kimanhdothi_xfkm

Brennstoffzellen sind effiziente Energiewandler, die chemische in elektrische Energie umwandeln. Sie bieten vielfältige Anwendungsmöglichkeiten von portablen Geräten bis hin zu stationären Energiesystemen. Ihre Hauptvorteile sind hohe Effizienz und umweltfreundlicher Betrieb, während Herausforderungen in Kosten und Infrastruktur bestehen.

Wasserstoff-Brennstoffzellennutzen... Mehr anzeigen

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Einsatzfelder und Anwendungen von Brennstoffzellen

Brennstoffzellen haben ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten, die weit über ihre ursprüngliche Nutzung in der Raumfahrt und für militärische Zwecke hinausgehen. Im zivilen Bereich lassen sich drei Hauptanwendungsbereiche identifizieren: portable, mobile und stationäre Anwendungen.

Portable Anwendungen der Brennstoffzellentechnologie umfassen die Stromversorgung elektronischer Kleinverbraucher. Laptops, Smartphones und MP3-Player sind typische Beispiele für diese Kategorie. Die kompakte Größe und hohe Energiedichte machen Brennstoffzellen besonders attraktiv für diese Geräte.

Bei mobilen Anwendungen wird die Brennstoffzelle Auto-Technologie für den Antrieb von Kraftfahrzeugen und Booten oder für die Bordstromversorgung eingesetzt. Autos, Busse, Flugzeuge und sogar U-Boote können von dieser umweltfreundlichen Energiequelle profitieren.

Highlight: Die Vielseitigkeit der Brennstoffzellentechnologie zeigt sich besonders in ihren mobilen Anwendungen, die von Autos bis hin zu U-Booten reichen.

Stationäre Anwendungen von Brennstoffzellen reichen von Systemen zur Energieversorgung einzelner Häuser bis hin zu Lösungen für ganze Wohnviertel. Hier dienen sie sowohl der Heizung als auch der Stromerzeugung.

Example: Ein Einfamilienhaus könnte durch eine stationäre Brennstoffzellenanlage mit Wärme und Strom versorgt werden, was die Energieeffizienz erheblich steigert.

Die Vor- und Nachteile von Brennstoffzellen sind vielfältig und müssen sorgfältig abgewogen werden. Zu den Vorteilen gehören zweifellos die hohe Effizienz und die Umweltfreundlichkeit, während Nachteile wie hohe Kosten und die noch unzureichende Infrastruktur Herausforderungen darstellen.

Vocabulary: Der Wasserstoff-Brennstoffzelle Wirkungsgrad ist ein wichtiger Faktor bei der Beurteilung ihrer Effizienz im Vergleich zu anderen Energiequellen.

Abschließend lässt sich sagen, dass Brennstoffzellen trotz einiger Herausforderungen ein enormes Potenzial für eine nachhaltige Energiezukunft bieten. Ihre Vielseitigkeit und Effizienz machen sie zu einer vielversprechenden Technologie, deren Weiterentwicklung und breitere Anwendung in den kommenden Jahren zu erwarten ist.

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Aufbau und Funktion von Brennstoffzellen

Die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle AFCAFC ist ein faszinierendes Beispiel für die Brennstoffzelle Funktion. Ihr Aufbau besteht aus zwei Elektroden, die durch eine Membran getrennt sind. An der Anode wird Wasserstoff zugeführt, während an der Kathode Sauerstoff einströmt.

Highlight: Die Elektroden sind mit fein verteiltem Platin beschichtet, das als Katalysator fungiert.

Die PEM-Membran ProtonExchangeMembraneProton Exchange Membrane spielt eine entscheidende Rolle, indem sie die Gase räumlich trennt und nur Protonen durchlässt. Dies verhindert die Bildung eines gefährlichen Knallgasgemisches.

Vocabulary: PEM steht für "Proton Exchange Membrane" und ist ein Schlüsselelement in der Brennstoffzelle Funktion.

Die Brennstoffzelle Reaktionsgleichung lautet:

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Diese Reaktion wird oft als "kalte Verbrennung" bezeichnet, da sie sehr effizient abläuft und elektrische Energie erzeugt, ohne dass eine tatsächliche Verbrennung stattfindet.

Definition: Die "kalte Verbrennung" in einer Brennstoffzelle ist ein hocheffizienter Prozess zur Energieumwandlung ohne direkte Verbrennung.

Eine weitere interessante Variante ist die Direktmethanol-Brennstoffzelle DMFCDMFC. Sie funktioniert bei niedrigeren Temperaturen 90120°C90-120°C und verwendet Methanol als Brennstoff. Ihr Aufbau ähnelt dem der Wasserstoff-Brennstoffzelle, was die Vielseitigkeit dieser Technologie unterstreicht.

Example: Die DMFC findet Anwendung in der Stromversorgung für Elektroantriebe, tragbare Geräte und als Batterieersatz.

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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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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

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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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

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

iOS user

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

Android user

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

iOS user

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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

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Timo S

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

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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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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