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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 9 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

Ein Stack besteht aus 50 Zellen mit je 0,7 V. Welche Spannung ergibt sich idealisiert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 35 V.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: U_gesamt = 50·0,7 V = 35 V.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 35 V. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

U_gesamt = 50·0,7 V = 35 V.

2. FrageMultiple Choice

Ein Brennstoffzellenstack liefert 35 V und 20 A. Welche Leistung gibt er ab?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: 700 W.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P = U·I = 35 V·20 A = 700 W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 700 W. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

P = U·I = 35 V·20 A = 700 W.

3. FrageMultiple Choice

Eine Anlage liefert 5 kW elektrisch bei einem Wirkungsgrad von 60 %. Wie groß ist die chemische Eingangsleistung ungefähr?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 8,33 kW.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P_chem = P_el/η = 5 kW/0,60 ≈ 8,33 kW.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 8,33 kW. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

P_chem = P_el/η = 5 kW/0,60 ≈ 8,33 kW.

4. FrageMultiple Choice

Ein Speicher liefert 10 kWh nutzbare Energie an eine Last von 2 kW. Wie lange reicht er idealisiert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 5 Stunden.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: t = E/P = 10 kWh/2 kW = 5 h.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 5 Stunden. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

t = E/P = 10 kWh/2 kW = 5 h.

5. FrageMultiple Choice

Eine Brennstoffzelle liefert 1,5 kW vier Stunden lang. Welche elektrische Energie entsteht?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 6 kWh.

  1. Brennstoffzellengrößen erkennen: Ordne Wasserstoff, Sauerstoff, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Elektroden, Membran und Stack richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: E = P·t = 1,5 kW·4 h = 6 kWh.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 6 kWh. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reaktionsrichtung, Wirkungsgrad und Sicherheit.

E = P·t = 1,5 kW·4 h = 6 kWh.

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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.