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Brennstoffzellen, Wasserstoff und Wirkungsgrad sicher verstehen

Brennstoffzellen wandeln die chemische Energie zugeführter Reaktionsstoffe elektrochemisch in elektrische Energie und Wärme um. Bei der Wasserstoff-Sauerstoff-Zelle entsteht idealisiert Wasser.

Auf dieser Seite übst du Anode, Kathode, Protonenaustauschmembran, Redoxreaktion, Leistung, Wirkungsgrad, Elektrolyse, Wasserstoffspeicherung und Anwendungen.

So gehst du bei einer Brennstoffzellenaufgabe vor

  1. Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Anode, Kathode und Membran zu.
  2. Nutze P = U·I, E = P·t und η = P_el/P_chem.
  3. Prüfe bei Stacks die Reihenschaltung der Zellen.
  4. Berücksichtige Wärme, Verluste, Wasserstoffherstellung und Speicherung.
  5. Kontrolliere Einheit, Größenordnung und Sicherheitsanforderungen.

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1. Test

Brennstoffzellen und Wasserstoff online üben

Test 1 zu Brennstoffzellen und Wasserstoff mit 5 Aufgaben und verständlichen Lösungen.

Ordne Anode, Kathode, Membran und Reaktionsstoffe zu. Nutze P = U·I, E = P·t und η = P_el/P_chem.

5 Fragen
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Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Was wandelt eine Brennstoffzelle hauptsächlich um?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Chemische Energie in elektrische Energie..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: In einer Brennstoffzelle reagieren zugeführte Stoffe elektrochemisch; dabei entstehen elektrische Energie und Wärme.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Chemische Energie in elektrische Energie.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

In einer Brennstoffzelle reagieren zugeführte Stoffe elektrochemisch; dabei entstehen elektrische Energie und Wärme.

2. FrageMultiple Choice

Welche Stoffe reagieren in einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Wasserstoff und Sauerstoff..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Wasserstoff wird an der Anode oxidiert, Sauerstoff an der Kathode reduziert; als Reaktionsprodukt entsteht Wasser.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wasserstoff und Sauerstoff.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Wasserstoff wird an der Anode oxidiert, Sauerstoff an der Kathode reduziert; als Reaktionsprodukt entsteht Wasser.

3. FrageMultiple Choice

Welches Produkt entsteht bei der idealisierten Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Wasser..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Gesamtreaktion lautet vereinfacht 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O; zusätzlich wird Energie frei.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wasser.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Die Gesamtreaktion lautet vereinfacht 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O; zusätzlich wird Energie frei.

4. FrageMultiple Choice

Was geschieht an der Anode einer Wasserstoff-Brennstoffzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Wasserstoff wird oxidiert und gibt Elektronen ab..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: An der Anode wird H₂ in Protonen und Elektronen aufgeteilt; die Elektronen fließen über den äußeren Stromkreis.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wasserstoff wird oxidiert und gibt Elektronen ab.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

An der Anode wird H₂ in Protonen und Elektronen aufgeteilt; die Elektronen fließen über den äußeren Stromkreis.

5. FrageMultiple Choice

Was geschieht an der Kathode einer PEM-Brennstoffzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Sauerstoff reagiert mit Protonen und Elektronen zu Wasser..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Protonen passieren die Membran, die Elektronen kommen über den äußeren Stromkreis zur Kathode.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sauerstoff reagiert mit Protonen und Elektronen zu Wasser.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Die Protonen passieren die Membran, die Elektronen kommen über den äußeren Stromkreis zur Kathode.

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Brennstoffzellen und Wasserstoff FAQ

Was entsteht in einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle?

Wasserstoff wird an der Anode oxidiert, Sauerstoff an der Kathode reduziert. Dabei entstehen elektrische Energie, Wärme und idealisiert Wasser.

Wie berechnet man den Wirkungsgrad?

Der elektrische Wirkungsgrad ist das Verhältnis der elektrischen Ausgangsleistung zur chemischen Eingangsleistung: η = P_el/P_chem.

Für welche Klassen eignen sich die Übungen?

Die Seite richtet sich vor allem an Schülerinnen und Schüler der Klassen 9–12 und eignet sich zur Prüfungsvorbereitung und Vertiefung der Energie- und Elektrochemie.