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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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5. Test

Brennstoffzellen und Wasserstoff online üben

Test 5 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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1. FrageMultiple Choice

Ist Wasserstoff eine Primärenergiequelle oder ein Energieträger?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Wasserstoff ist in der Regel ein Energieträger..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Wasserstoff muss zunächst hergestellt werden; er speichert und transportiert Energie, die aus einer anderen Quelle stammen kann.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wasserstoff ist in der Regel ein Energieträger.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Wasserstoff muss zunächst hergestellt werden; er speichert und transportiert Energie, die aus einer anderen Quelle stammen kann.

2. FrageMultiple Choice

Wie kann Wasserstoff durch Elektrolyse hergestellt werden?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Wasser wird mithilfe elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Bei der Elektrolyse wird elektrische Energie eingesetzt, um die chemische Bindung im Wasser aufzubrechen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wasser wird mithilfe elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Bei der Elektrolyse wird elektrische Energie eingesetzt, um die chemische Bindung im Wasser aufzubrechen.

3. FrageMultiple Choice

Was bezeichnet man häufig als grünen Wasserstoff?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Wasserstoff, der mit erneuerbarer Energie hergestellt wurde..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Bezeichnung bezieht sich auf die Energiequelle und den Herstellungsweg, beispielsweise Elektrolyse mit erneuerbarem Strom.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wasserstoff, der mit erneuerbarer Energie hergestellt wurde.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Die Bezeichnung bezieht sich auf die Energiequelle und den Herstellungsweg, beispielsweise Elektrolyse mit erneuerbarem Strom.

4. FrageMultiple Choice

Warum wird Wasserstoff für die Speicherung verdichtet oder verflüssigt?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Damit mehr Wasserstoff in einem begrenzten Volumen gespeichert werden kann..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Druckspeicherung oder Verflüssigung erhöht die speicherbare Masse pro Volumen, benötigt aber zusätzliche Technik und Energie.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Damit mehr Wasserstoff in einem begrenzten Volumen gespeichert werden kann.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Druckspeicherung oder Verflüssigung erhöht die speicherbare Masse pro Volumen, benötigt aber zusätzliche Technik und Energie.

5. FrageMultiple Choice

Was ist bei flüssigem Wasserstoff zusätzlich zu beachten?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Er benötigt eine sehr niedrige Temperatur und geeignete isolierte Tanks..

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die kryogene Speicherung ist technisch anspruchsvoll und verursacht durch Kühlung und Verdampfung besondere Anforderungen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Er benötigt eine sehr niedrige Temperatur und geeignete isolierte Tanks.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

Die kryogene Speicherung ist technisch anspruchsvoll und verursacht durch Kühlung und Verdampfung besondere Anforderungen.

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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.