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Versuch A 12

Versuch A 12
Autor:

Assistenten des Praktikums

Links:
Quelle:

IPC

Datum: 05.11.2009

PEM- Brennstoffzelle

PEM (Proton Exchange Membrane) ist die am häufigsten verwendete Art der Brennstoffzelle. Ihr Funktionsprinzip basiert auf der Erfindung von Grove. Die Brennstoffzelle besteht aus einer Anode einer Membran, einer Kathode und einer elektrischen Last. Anode und Kathode dienen als Katalysatoren für die Dissoziation der O2 und H2 Moleküle. Die Membran (Kunststofffolie oder gelatinöses Material ) wirkt wie ein Filter,  lässt ausschließlich Protonen hindurch. Die Membran ist mit einem Elektrolyten von der Anode und Kathode elektrisch getrennt und auch für die Gasmoleküle dicht.

Ziele des Versuches:
a) Analyse der elektrischen Leistung der BSZ
b) Bestimmung des energetischen Wirkungsgrades der BSZ
c) Bestimmung des Faradayschen Wirkungsgrades

Themen und Fragen zum Vertiefen:

1. Erklären Sie den Verlauf der Strom-Spannungs-Kennlinie der PEM-BSZ.
2. Berechnen Sie den Wert des idealen energetischen Wirkungsgrades
3. Warum gilt nenergetisch < nideal?
4. Welche physikalische Mechanismen können die Relation nFaraday <1 erklären?
5. Berechnen Sie den maximalen Wert der elektromotorischen Kraft, der bei einer PEM-BSZ erreichbar sein sollte, 1.23 V.
6. Beschreiben Sie den mikroskopischen Aufbau des Elektroden- und Membranmaterials.
7. Beschreiben Sie anhand der Nernst-Gleichung die Abhängigkeit der elektromotorischen Kraft U von p(O2) und p(H2).
8. Vergleichen Sie den Wirkungsgrad einer PEM-BSZ mit dem Wirkungsgrad des Carnot- Prozesses. 

Literatur:

1. Gülzow, E., Brennstoffzellen – ein Überblick über den Stand der Technik, Phys. B. 53, Nr. 1, 1997.
2. Kordesch/Simader, Fuel Cell and their Applications, VCH, 1996.
3. Beck/Killian, Chemie3, Oldenburg-Verlag, München 1996.
4. Grunwald/Scharf, Elemente Chemie Bayern 11, Ernst Klett Schulbuchverlag, Stuttgart, 1994.
5. Borucki/Fischer, Schüler Duden Chemie, Dudenverlag, Mannheim 1995.
6. Kurt Schwabe, Physikalische Chemie, Band 2, Elektrochemie, Akademie Verlag, Berlin 1974
7. Hamann/Vielstich, Elektrochemie