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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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Brennstoffzellen und Wasserstoff online üben

Test 3 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

Wovon hängt die Spannung einer einzelnen Brennstoffzelle unter realen Bedingungen ab?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Unter anderem von Reaktionsstoffen, Temperatur, Druck, Strombelastung und Zellaufbau..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die theoretische Zellspannung wird im Betrieb durch Verluste und Betriebsbedingungen beeinflusst.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Unter anderem von Reaktionsstoffen, Temperatur, Druck, Strombelastung und Zellaufbau.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Die theoretische Zellspannung wird im Betrieb durch Verluste und Betriebsbedingungen beeinflusst.

2. FrageMultiple Choice

Wie berechnet man die elektrische Leistung einer Brennstoffzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: P = U·I.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die elektrische Ausgangsleistung ist das Produkt aus Klemmenspannung und Stromstärke.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet P = U·I. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Die elektrische Ausgangsleistung ist das Produkt aus Klemmenspannung und Stromstärke.

3. FrageMultiple Choice

Eine Brennstoffzelle liefert 24 V und 5 A. Welche elektrische Leistung gibt sie ab?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 120 W.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P = U·I = 24 V·5 A = 120 W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 120 W. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

P = U·I = 24 V·5 A = 120 W.

4. FrageMultiple Choice

Eine Brennstoffzelle liefert 1 kW drei Stunden lang. Welche Energie gibt sie ab?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: 3 kWh.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: E = P·t = 1 kW·3 h = 3 kWh.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 3 kWh. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

E = P·t = 1 kW·3 h = 3 kWh.

5. FrageMultiple Choice

Wie berechnet man den elektrischen Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: η = P_el/P_chem.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der nutzbaren elektrischen Ausgangsleistung zur zugeführten chemischen Leistung.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet η = P_el/P_chem. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der nutzbaren elektrischen Ausgangsleistung zur zugeführten chemischen Leistung.

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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.