{{Zitat|Jules Verne|Ich glaube, dass Wasser eines Tages als Brennstoff genutzt wird. Wasser, in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, wird zur unerschöpflichen Energiequelle werden.}}{{navi|Treibhauseffekt|Elektrolyse}}
== Zukunftstechnik Brennstoffzelle? ==
Bereits im Jahre 1839 wurde der Grundstein für die heutige Brennstoffzellentechnik gelegt. Doch die zivile Nutzung der Brennstoffzelle wurde erst in den letzten Jahren interessant, da sie hinsichtlich des '''[[Treibhauseffekt]]es''' eine umweltfreundliche Alternative zur Stromerzeugung aus [[fossile Brennstoffe|fossilen Brennstoffen]] wie [[Erdöl]] darstellt.
Ihre === Vorteile sindder Brennstoffzelle ===[[Bild:Xco2.gif|right]]* Die Brennstoffzelle ist in Bezug auf [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]] [[Emission|emissionsfrei]].* Der [[Wasserstoff]] als Brennstoff ist aus Wasser herstellbar, das sozusagen unbegrenzt zur Verfügung steht.* Als Endprodukt entsteht wieder wiederum nur Wasser.* Die Brennstoffzelle arbeitet geräuschlos und emissionsfrei.* Es gibt hier erfolgt eine direkte Umwandlung chemischer [[Energie]] in elektrische [[Energie]], ohne Umwege über [[Wärme]]- und mechanische [[Energie]].
* Die Brennstoffzelle unterliegt keinem mechanischen Verschleiß, da in der Zelle keine beweglichen Teile zum Einsatz kommen.
* Der reine elektrische [[Wirkungsgrad]] kann bis zu 60 % betragen.* Die Brennstoffzelle benötigt keine Ladezeiten. Bei Zufuhr von [[Wasserstoff]] und [[Sauerstoff]] liefert sie sofort eine [[Spannung]].
Ihr === Nachteil:===* Der [[Wasserstoff]] als Brennstoff muss erst unter Energieaufwand erzeugt werden und ist damit kein auf der Erde vorhandener Primärenergieträger. == Aufbau ==Brennstoffzellen sind sehr einfach aufgebaut. Die eigentliche Zelle besteht aus drei übereinander liegenden Schichten: Zwei gasführende Platten-Elektroden aus [[Platin]] und ein dazwischen liegender Feststoff-Elektrolyt. Da eine einzelne Zelle nur eine sehr geringe Spannung erzeugt, werden je nach benötigter Spannung einzelne Zellen [[Reihenschaltung|in Reihe geschaltet]], d. h. aufeinander gestapelt. Solch ein Stapel nennt sich "Stack".http://www.innovation-brennstoffzelle.de/bzelle/img/bzelle2.gif http://www.innovation-brennstoffzelle.de/bzelle/img/stack.gifStack
== Aufbau und Funktion der PEM-Brennstoffzelle ==
| [[Bild:FuelCellAnimation.gif]]
|}
Brennstoffzellen sind einfach aufgebaut, die eigentliche Zelle besteht aus drei übereinander liegenden Schichten: zwei gasführende Platten-Elektroden aus [[Platin]] und ein dazwischen liegender Feststoff-Elektrolyt, der Protonen-Austausch-Membran (PEM). Das [[Platin]] als Elektrodenmaterial wirkt gleichzeitig als [[Katalysator]] und ermöglicht den die folgenden elektrochemischen VorgangVorgänge: Befindet sich an der === [[Anode]] /Minuspol ===* [[Wasserstoff]] und an wird unter Abgabe von [[Elektron]]en in [[Wasserstoff]]-[[Ionen]], also [[Proton]]en gespalten (Elektronenabgabe, [[Oxidation]]).* Verbindet man die beiden Elektroden über einen elektrischen Verbraucher, so wandern die Elektronen durch diesen äußeren [[Stromkreis]] von der [[Anode]] zur [[Kathode]] : Es fließt ein nutzbarer, elektrischer Strom:<br />2[[SauerstoffWasserstoff|H<sub>2</sub>]] [[Bild:Pt-Pfeil.gif]]4H<sup>+</sup> + 4e<sup>–</sup> (Elektronenabgabe, wird [[WasserstoffOxidation]]) === [[Kathode]] unter Abgabe von /Pluspol ===* Die über den äußeren Stromkreis zugeführten Elektronen in reduzieren den [[WasserstoffSauerstoff]]-(Elektronenaufnahme, [[IonenReduktion]] gespalten. Diese ), zeitgleich wandern die H<sup>+</sup>-[[Ionen]] wandern durch den die für sie durchlässigen Elektrolyten durchlässige Membran zur [[Kathode]] und oxidieren mit , es bildet sich Wasser:<br />4H<sup>+</sup> + [[Sauerstoff|O<sub>2</sub>]] + 4e<sup>–</sup> [[Bild:Pt-Pfeil.gif]] zu 2[[Wasser|H<sub>2</sub>O]] (Elektronenaufnahme, [[Reduktion]]) === Stacks ===Da eine einzelne Zelle nur eine sehr geringe Spannung erzeugt, werden je nach benötigter Spannung einzelne Zellen [[Reihenschaltung|in Reihe geschaltet]], d. h. aufeinander gestapelt. Solch ein Stapel nennt sich "Stack". Die Gesamtspannung des Stacks ist die Summe der Teilspamnnungen der einzelnen Brennstoffzellen.
Verbindet man nun die beiden Elektroden mit einem elektrischen Leiter, so wandern die Elektronen durch diesen von der [[Anode]] zur [[Kathode]]http: es fließt ein nutzbarer, elektrischer Strom//www.innovation-brennstoffzelle.* [[Anode]]de/bzelle/Minuspol: 2[[Wasserstoff|H<sub>2<img/sub>]] [[Bild:Pfeilbzelle2.gif]] 4H<sup>+<http:/sup> + 4e<sup>–</sup>* [[Kathode]]/Pluspol: 4H<sup>+<www.innovation-brennstoffzelle.de/sup> + [[Sauerstoff|O<sub>2<bzelle/sub>]] + 4e<sup>–<img/sup> [[Bild:Pfeilstack.gif]] 2[[Wasser|H<sub>2</sub>O]]'''Stack'''
== Modell Wasserstofftechnologie ==
[[Bild:H-Modell.gif|thumb|left|799px|Modellanlage Wasserstofftechnologie mit Brennstoffzelle<br>Skizze: Miriam de la Cruz, FOS-G]]
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|http[[Bild://www.h-tec.com/education/images/produkte_bereich/demonstration/produktbilder/1908_ExhibitionSet_0_grModell Wasserstofftechnologie.jpg]] |Die PEM-Brennstoffzelle ist das "Herzstück" unserer '''[[Modell]]anlage zur Veranschaulichung von [[Wasserstoff]]technologie''' in [http://wwwRaum E 26.bbs-winsen.de/bbs_dt/bbs-tour/eg/e26.html E26] Aufbau und Funktion findest Du auf der [http://www.h-tec.com/education/ger/?onload=dmlldygndGVjaG5vbG9neScpOwptYXVzKCk7CnNjaHJpZnQoJ2NfdGVjaG5vbG9neV9yZW5ld2FibGVlbmVyZ3knKTsK&content=technologie_brennstoffzelle {{c}} Herstellerseite von H-Tec] eingehend erläutert.*[[Media:Brennstoffzelle AB.pdf|Arbeitsblatt zum Brennstoffzellen-Modell]]*[[Media:BrennstoffzelleBedienung.pdf|Bedienungsanleitung als PDF-Datei]]
|}
[[Bild:H-Modell.gif|thumb|400px|Modellanlage Wasserstofftechnologie mit Brennstoffzelle<br>Skizze: Miriam de la Cruz, FOS-G]]
== Anwendungsbeispiele ===== Brennstoffzellen in der Fahrzeugtechnik ===
Wissenschaftler und Ingenieure entwickelten zu Beginn der 90er Jahre verschiedene neue Konzepte und Technologien, mit denen es gelang, die Leistungsfähigkeit kontinuierlich zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken. Inzwischen reichen die Einsatzmöglichkeiten bishin zu Fahrzeugantrieben mit mehreren 100 kW [[Leistung]].
http[[Bild://www.hh2wasserstoff.de/_ZopeId/32200284A2Vh1YIVchE/CUTE/HH2/HH2_in_Hamburg/Fuel_Cell_Bus/index_html/HH2/HH2_in_Hamburg/Fuel_Cell_Bus/FuelCellBus_361Citaro.jpg]]<br>Bus der Hamburger Hochbahn mit Brennstoffzellenantrieb (DaimlerChrysler).
*[[Brennstoffzelle: Prüfen und Instandsetzung]] ([[:Kategorie:Fahrzeugtechnik|Fahrzeugtechnik]])
'''Weitere Informationen als PDF-Dateien zum Download:'''
* [[Media:H-2 Bus.pdf|CITARO mit Brennstoffzellenantrieb]]
* [[Media:H-2BusFACTS.pdf|Daten u. Fakten zum CITARO-Bus]]
* [[Media:H-2 TankFACTS.pdf|Technische Daten der Tankstelle]]
* [[Media:H-2tankstelle.pdf|Allgemeines zur Tankstelle]]
[[Bild:BZHneu_190.jpg|thumb|Brennstoffzellen-Heizgerät der Fa. Vaillant|95px]]
=== Brennstoffzellen in der Haustechnik ===
Die Firma Vaillant hat ein Brennstoffzellen-Heizgerät (BZH) entwickelt, das bis zu 50% weniger [[Kohlendioxid|CO<sub>2</sub>]] erzeugt und etwa 25% weniger Primärenergie benötigt, um im Vergleich zu heutiger Technik die gleiche Menge an Heizwärme und elektrischem Strom in einem Mehrfamilienhaus bereitzustellen. Ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz bei wirtschaftlicher Verwendung wertvoller Ressourcen.
Weitere Informationen als Adobe == Alkalische Brennstoffzelle ==Referat über die alkalische Brennstoffzelle (AFC - alkaline fuel cell): * [[PDF-DateienMedia:Die_alkalische_Brennstoffzelle.pdf| Alkalische Brennstoffzelle]] (PDF-Dokumente]] Downloaden und so Zuhause bequem Offline oder aber Online lesen.Datei, 6 MB)
[[Media:H-2 Bus.pdf|CITARO mit Brennstoffzellenantrieb]]{{Link-Bild-in|Bild=Pdf-icon.jpg|Breite=34px|Höhe=35px|Link=Media:H-2 Bus.pdf}}[[Media:H-2BusFACTS.pdf|Daten u. Fakten zum CITARO-Bus]]{{Link-Bild-in|Bild=Pdf-icon.jpg|Breite=34px|Höhe=35px|Link=H-2BusFACTS.pdfAB}} [[Media:H-2 TankFACTS.pdf|Technische Daten der Tankstelle]]{{Link-Bild-in|Bild=Pdf-icon.jpg|Breite=34px|Höhe=35px|Link=H-2 TankFACTS.pdf}}[[Media:H-2tankstelle.pdf|Allgemeines zur Tankstelle]]{{Link-Bild-in|Bild=Pdf-icon.jpg|Breite=34px|Höhe=35px|Link=H-2tankstelle.pdf}}[[Media:H-2Strom Zertifi.pdf|"Grünstrom"-Zertifikat]]{{Link-Bild-in|Bild=Pdf-icon.jpg|Breite=34px|Höhe=35px|Link=H-2Strom Zertifi.pdf}}== Brennstoffzellen in der Haustechnik ==Die Firma Vaillant entwickelt ein Brennstoffzellen-Heizgerät (BZH), das bis zu 50% weniger [[Kohlendioxid|CO<sub>2</sub>]] erzeugt und etwa 25% weniger Primärenergie benötigt, um im Vergleich zu heutiger Technik die gleiche Menge an Heizwärme und elektrischem Strom in einem Mehrfamilienhaus bereitzustellen. Ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz bei wirtschaftlicher Verwendung wertvoller Ressourcen. {{cb|-|164|273}}
{{www}}
* [http://www.hh2wasserstoff.de Das Hamburger Wasserstoffprojekt HH<sub>2</sub>] mit [http://www.hh2wasserstoff.de/_ZopeId/82701034A2s7EYx2YYg/CUTE/HH2/Schulmaterialien umfangreichem Zusatzmaterial] (Video-Dokumentation, [http://www.hh2wasserstoff.de/CUTE/HH2/Schulmaterialien/HH2_Gesamtordner.pdf Arbeitsblätter, Folien, Übungsaufgaben]){{blume|fc}}