Brennstoffzellentypen

Question 1

Alle BSZ-Typen mit Ionenstrom nennen

Answer 1

AFC: OH-
PEMFC: H+
PAFC: H+
MCFC: CO3(2-)
SOFC: O2-

Question 2

Welche Typen können nicht nur H2, sondern auch CO als “Brenngas” nutzen?

Answer 2

MCFC und SOFC. Anodenabgas CO2

Question 3

Erklärung monopolarer/bipolarer Aufbau

Answer 3

monopolar: Stromfahnen, Zellausrichtung immer abwechselnd

bipolare Platten: Trennen O-Gas und BG und leiten Strom. Zellen alle gleich ausgerichtet

Question 4

BG-Aufbereitung SOFC/MCFC

Answer 4

Entschwefelung, (ggf. Vergasung). Reformierung ist thermisch integriert

Question 5

BG-Aufbereitung PAFC/PEMFC/AFC zusätzlich zu den Prozessen der HT-Zellen?

Answer 5

Reformierung/partielle Oxidation H2, CO und CO2

Shiftreaktion, für PEMFC/AFC noch selektive Oxidation von CO

Question 6

Wie verhalten sich die beiden Leitfähigkeiten der Materialien bei hohen Temperaturen?

Answer 6

Ionen: steigt
elektrisch: sinkt

Question 7

Leitet der Elektrolyt Ionen? (3 Möglichkeiten)

Answer 7

1. Nein, nur Strom -> poröse Struktur
2. Ja, leitet beides
3. Jein, zweiphasig aufgebaut (porös/mischleitend)

Question 8

5 Eckdaten der SOFC

Answer 8

800-1000 °C Betriebstemperatur, Brenngas H4, CH4, Kohlegas, höhere Kohlenwasserstoffe, System-WG 55-65%, Reaktion 1/2 O2 + 2e- -> O2-, Elektrolyt aus YSZ

Question 9

Woraus besteht die Kathode der SOFC?

Answer 9

(La,Sr)MnO3

Question 10

Woraus besteht die Anode der SOFC?

Answer 10

Ni/8YSZ-Cermet

Question 11

3 Eckdaten MCFC (Molten Carbonat)

Answer 11

BT 600-650 °C, BG H2 oder reformiertes Erdgas, Reaktion 1/2 O2 + CO2 + 2e- ->CO3(2-), System-WG 60-65%

Question 12

3 Eckdaten PAFC (Phosphorsäure)

Answer 12

160-220 °C, 1/2O2 + 2H+ + 2e- ->H20, System-WG 55%, Brenngas H2/reformiertes Erdgas

Question 13

Reformer-Reaktion bei 800°C von Erdgas und Wasserdampf

Answer 13

CH4 + H20 -> CO + 3H2

Question 14

3 Eckdaten zur PEMFC (Polymerelektrolyt)

Answer 14

Elektrolyt besteht auf Nafion, BT bei 50-80 °C, BG H2 oder Methanol, Anode aus Carbon mit Pt-Katalysator

Question 15

Temperaturen PAFC, MCFC, SOFC, AFC, PEMFC

Answer 15

AFC, PEMFC: 80 °C
PAFC: 200 °C
MCFC: 650 °C
SOFC: 600-1000 °C

Question 16

Reaktionen der AFC (alcalic)

Answer 16

Gesamt: KOH + H2O -> K+ + OH- + H2O (Kalilauge)
Einfacher: Standard-Knallgas-Reaktion

Kathode:1/2 O2 + H2O + 2e- ->2(OH)-
Anode: H2 + 2(OH)-

Question 17

Reaktionen der PAFC (phosphor acid)

Answer 17

Gesamt: Knallgas
Kathode: 1/2 O2 + 2H2 + 2e-
Anode: H2 -> 2H+ + 2e- (Wasserstoffionen wandern)

Question 18

Was ist der Unterschied zwischen AFC/PAFC/PEMFC/SOFC und MCFC?

Answer 18

MCFC hat flüssigen Elektrolyt (molten carbonate)

Question 19

Reaktionen MCFC

Answer 19

Anode: H2 + CO3(2-) -> H2O + CO2 + 2e-

Kathode: 1/2 O2 + CO2 + 2e- -> CO3(2-)

Question 20

Reaktionsgleichungen SOFC (Festoxid)

Answer 20

K: 1/2 O2 + 2e- -> O2-
A: H2 + O2- ->H2O + 2e-

Question 21

Reaktionen PEMFC

Answer 21

K: O2 + 4H+ + 4e- -> 2H20
A: 2H2 + 4H+ + 4e-