Brennstoffzellen und Wasserstoff sicher verstehen

Brennstoffzellen wandeln die chemische Energie zugeführter Stoffe elektrochemisch in elektrische Energie und Wärme um. Bei Wasserstoff und Sauerstoff entsteht hauptsächlich Wasser.

Auf dieser Seite übst du PEM-Prinzip, Anode, Kathode, Membran, Elektrolyse, Wasserstoffspeicherung, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendungen und Sicherheit.

So löst du Aufgaben zu Brennstoffzellen

  1. Ordne Anode, Kathode, Protonen, Elektronen und Reaktionsstoffe richtig zu.
  2. Nutze P = U·I, E = P·t und η = Pab/Pzu mit passenden Einheiten.
  3. Unterscheide Brennstoffzelle, Akkumulator, Elektrolyseur und Verbrennungsmotor.
  4. Prüfe Herstellung, Speicherung, Lüftung, Druck, Leckage und die gesamte Energiekette.

5. Test

Brennstoffzellen und Wasserstoff online üben

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

Wähle pro Aufgabe eine Antwort aus. Öffne danach die Lösung, um Zellreaktion, Energiefluss, Formel und Sicherheitszusammenhang zu prüfen.

5 Fragen
0/5 Fragen0 %
Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Warum erreicht eine reale Brennstoffzelle keinen Wirkungsgrad von 100 Prozent?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Es entstehen unter anderem Wärmeverluste, Aktivierungsverluste und ohmsche Verluste.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Nicht die gesamte chemische Energie wird als elektrische Nutzleistung abgegeben; Stofftransport und elektrische Widerstände verursachen weitere Verluste.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Es entstehen unter anderem Wärmeverluste, Aktivierungsverluste und ohmsche Verluste.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Nicht die gesamte chemische Energie wird als elektrische Nutzleistung abgegeben; Stofftransport und elektrische Widerstände verursachen weitere Verluste.

2. FrageMultiple Choice

Welche direkte Emission entsteht bei einer Wasserstoff-Brennstoffzelle mit reinem Wasserstoff und Sauerstoff?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Vor allem Wasser und Wärme, kein Kohlenstoffdioxid aus der Zellreaktion.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Zellreaktion enthält keinen Kohlenstoff. Herstellung und Transport des Wasserstoffs können jedoch zusätzliche Emissionen verursachen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Vor allem Wasser und Wärme, kein Kohlenstoffdioxid aus der Zellreaktion.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Die Zellreaktion enthält keinen Kohlenstoff. Herstellung und Transport des Wasserstoffs können jedoch zusätzliche Emissionen verursachen.

3. FrageMultiple Choice

Warum muss die Gesamtökobilanz von Wasserstoff betrachtet werden?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Herstellung, Kompression, Transport, Speicherung und Nutzung benötigen Energie und Materialien.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Umweltwirkung hängt nicht nur von der Brennstoffzelle, sondern von der gesamten Kette und der Energiequelle ab.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Herstellung, Kompression, Transport, Speicherung und Nutzung benötigen Energie und Materialien.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Die Umweltwirkung hängt nicht nur von der Brennstoffzelle, sondern von der gesamten Kette und der Energiequelle ab.

4. FrageMultiple Choice

Warum besitzt eine Brennstoffzelle ein Wärme- und Wassermanagement?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Temperatur und Wassergehalt beeinflussen Reaktionsgeschwindigkeit, Membran und Leistungsfähigkeit.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Zu wenig oder zu viel Wasser sowie falsche Temperatur können die Membran und die Gasversorgung beeinträchtigen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Temperatur und Wassergehalt beeinflussen Reaktionsgeschwindigkeit, Membran und Leistungsfähigkeit.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Zu wenig oder zu viel Wasser sowie falsche Temperatur können die Membran und die Gasversorgung beeinträchtigen.

5. FrageMultiple Choice

Was bezeichnet der elektrische Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Das Verhältnis von elektrischer Ausgangsleistung zur zugeführten chemischen Leistung.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Der elektrische Wirkungsgrad zeigt, welcher Anteil der chemischen Energie als elektrische Nutzleistung abgegeben wird.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Das Verhältnis von elektrischer Ausgangsleistung zur zugeführten chemischen Leistung.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Der elektrische Wirkungsgrad zeigt, welcher Anteil der chemischen Energie als elektrische Nutzleistung abgegeben wird.

Brennstoffzellen und Wasserstoff FAQ

Wie funktioniert eine Wasserstoff-Brennstoffzelle?

Wasserstoff wird an der Anode in Protonen und Elektronen aufgeteilt. Die Protonen passieren die Membran, die Elektronen fließen durch den äußeren Stromkreis. An der Kathode reagieren sie mit Sauerstoff zu Wasser.

Was ist grüner Wasserstoff?

Grüner Wasserstoff wird mit erneuerbarer Energie hergestellt, zum Beispiel durch Elektrolyse mit Wind- oder Solarstrom. Für die Gesamtbewertung müssen trotzdem Herstellung, Speicherung und Transport betrachtet werden.

Warum braucht Wasserstoff besondere Sicherheitsmaßnahmen?

Wasserstoff ist leicht entzündlich und wird teilweise unter hohem Druck gespeichert. Lüftung, Sensoren, geeignete Tanks und fachgerechte Wartung sind deshalb wichtig.