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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.

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Brennstoffzellen und Wasserstoff online üben

Test 8 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

Was ist ein wesentlicher Unterschied zwischen Elektrolyseur und Brennstoffzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Der Elektrolyseur nutzt elektrische Energie zur Stoffzerlegung; die Brennstoffzelle gewinnt aus Stoffen elektrische Energie.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Beide Systeme beruhen auf elektrochemischen Reaktionen, aber die bevorzugte Energieflussrichtung ist entgegengesetzt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der Elektrolyseur nutzt elektrische Energie zur Stoffzerlegung; die Brennstoffzelle gewinnt aus Stoffen elektrische Energie.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Beide Systeme beruhen auf elektrochemischen Reaktionen, aber die bevorzugte Energieflussrichtung ist entgegengesetzt.

2. FrageMultiple Choice

Warum kann ein Akkumulator im Vergleich zu einer Brennstoffzelle schneller reagieren?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Ein Akku besitzt die Reaktionsstoffe bereits im Inneren und muss keine Brennstoffzufuhr aufbauen.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Brennstoffzellen benötigen Gasversorgung, Luftführung, Temperatur- und Wasserregelung; die konkrete Dynamik hängt aber vom System ab.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Ein Akku besitzt die Reaktionsstoffe bereits im Inneren und muss keine Brennstoffzufuhr aufbauen.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Brennstoffzellen benötigen Gasversorgung, Luftführung, Temperatur- und Wasserregelung; die konkrete Dynamik hängt aber vom System ab.

3. FrageMultiple Choice

Warum ist die direkte Nutzung von Solarstrom in einer Batterie anders als die Nutzung über Wasserstoff?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Beim Wasserstoffweg wird Strom zunächst chemisch gespeichert, später in der Brennstoffzelle wieder in Strom umgewandelt.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Jede zusätzliche Umwandlung verursacht Verluste; Wasserstoff kann trotzdem für Langzeitspeicherung oder bestimmte Anwendungen interessant sein.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Beim Wasserstoffweg wird Strom zunächst chemisch gespeichert, später in der Brennstoffzelle wieder in Strom umgewandelt.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Jede zusätzliche Umwandlung verursacht Verluste; Wasserstoff kann trotzdem für Langzeitspeicherung oder bestimmte Anwendungen interessant sein.

4. FrageMultiple Choice

Warum ist die Nutzung von Wasserstoff in einem Verbrennungsmotor nicht dasselbe wie in einer Brennstoffzelle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Die Brennstoffzelle wandelt chemische Energie elektrochemisch um; der Verbrennungsmotor nutzt eine Verbrennungs- und Wärmekraftmaschine.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Energiepfade, Wirkungsgrade, Abwärme und Emissionen unterscheiden sich.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Brennstoffzelle wandelt chemische Energie elektrochemisch um; der Verbrennungsmotor nutzt eine Verbrennungs- und Wärmekraftmaschine.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

Die Energiepfade, Wirkungsgrade, Abwärme und Emissionen unterscheiden sich.

5. FrageMultiple Choice

Warum kann Wasserstoff als Speicher für überschüssigen Wind- oder Solarstrom dienen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Überschüssiger Strom kann per Elektrolyse in chemische Energie umgewandelt und später genutzt werden.

  1. Brennstoffzellenaufgabe einordnen: Bestimme, ob es um Zellaufbau, Wasserstoff, Elektrolyse, Leistung, Wirkungsgrad, Anwendung oder Sicherheit geht.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: So kann elektrische Energie zeitlich entkoppelt gespeichert werden; Herstellung und Rückverstromung verursachen jedoch Verluste.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Überschüssiger Strom kann per Elektrolyse in chemische Energie umgewandelt und später genutzt werden.. Achte auf Energiefluss, Einheiten, Reaktionsstoffe und reale Verluste.

So kann elektrische Energie zeitlich entkoppelt gespeichert werden; Herstellung und Rückverstromung verursachen jedoch Verluste.

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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.