WasserstofFAUTOS
Leon Bentrup
Agenda
- Wasserstoff
- Grundbegriff (Wasserstoff)Auto
- Verbrennungsmotor
- Brennstoffzelle
- Kritik
- Zukünftige Entwicklungen
"Das Wasser ist die Kohle der Zukunft"
Jules Verne, Die geheimnisvolle Insel, 1870
Wasserstoff
| Steckbrief Wasserstoff | |
|---|---|
| Element | H |
| Summenformel | H2 |
| Heizwert (700 bar) |
33,3 kWh/m³ (Diesel: 12 kWh/m³) 1,85 kWh/m³ (Diesel: 9,7 kWh/m³) |
| Siedetemperatur | -252 °C |
Energiedichte
30 kWh
EnergieDichte
Lohnt sich Wasserstoff dann überhaupt?
Ja
Wasserstoffantriebe haben einen hohen Wirkungsgrad!
- Dieselmotor: 35-40 %
- Verbrennungsmotor: 45 %
- Brennstoffzelle: 50-60 %
Wasserstoffgewinnung
- Elektrolyse von Wasser
- Partielle Oxidation
- Verbrennung von schweren Kohlenwasserstoffen
- Heizöl
- Kohle
- Problem: Kohlenmonoxid
Warum Wasserstoff?
- Ungiftig
- Keine Umweltschädlichen Abgase
- Wasser
- Kann nahezu unbegrenzt hergestellt werden
- Erneuerbar
- Schneller und unkomplizierter Tankvorgang
Was ist ein Wasserstoffauto?
- Auto
- Umwandlung von Energie
- Wasserstoff: Chemische Energie
- Fahren: Kinetische Energie
- Beliebig viele Zwischenformen
- Elektrische Energie
- Thermische Energie ("Wärme")
LAGerung im Auto
- Dichte von Wasserstoff: 0,00009 kg/m³ (bei 0 °C)
- Geringe Energiedichte
- Dichte Flüssig: 71 kg/m³ (bei -252,8 °C)
- Hohe Energiedichte
- Lagerung umständlich und gefährlich
- Hohe Verluste (z. B. 50% nach 9 Tagen)
LAGERUNG BEI HOHEM DRUCK (350 BIS 800 BAR)
Verbrennungsmotor
- Modifizierter Ottomotor
- Einspritzen eines Wasserstoff-Luft-Gemischs
- Äußere Gemischbildung: Mischen vor Einspritzung
- Innere Gemischbildung: Mischen erst im Zylinder
Probleme
- Wasserstoff greift die Bauteile an
- Wasserstoff verbrennt unregelmäßig
- Hohe Hitzebelastung der Ventile
- Geringer Wirkungsgrad
Verbrennungsmotor
BRennstoffzelle
Brenstoffzelle
PEMFC = Proton Exchange Membrane Fuel Cell
BrennStoffZELLE
- Zwei Bereiche, getrennt durch eine Elektrolytmembran
- Anode: Reduktion von Wasserstoff
- 2 H2 -> 4 H+ + 4 e-
- Protonen "passend" durch Elektrolytmembran
- Kathode: Oxidation von Sauerstoff
- O2 + 4 H+ + 4 e- -> 2 H2O
- Reaktion von Wasser- und Sauerstoffionen zu Wasser
Brennstoffzelle
AKKU
- Lithium-Ionen-Akku
- Schützt Brennstoffzelle vor Verbrauchsschwankungen
- Kombinieren mit weiteren Energiequellen
- Bremskraftrückgewinnung
Motor
- Meistens: Ein Motor mit Getriebe
- Alternativ: Mehrere Motoren direkt an der Radnabe
HONDA FCX Clarity
Kritik
- Wasserstoff ist schwer zu lagern
- Wasserstoff ist nur ein Energieträger
- Nur so umweltfreundlich, wie die zur
Herstellung benutzte Energie - Wasserstoff ist leicht entzündlich
- Gefahr bei einem Unfall
- Wasserstofffahrzeuge sind (noch) sehr teuer
- Keine gute Versorgung mit Wasserstoff
Zukünftige Entwicklungen
- Steigerung der Effizienz
- Geringerer Verbrauch
- Höhere Reichweiten
- Minimierung von Herstellungskosten
- Ausbau des Versorgungsnetzes
Hat Wasserstoff Zukunft
VerbrennungsmotoR
- Geringer Wirkungsgrad
- Hohe Materialkosten
Brennstoffzelle
- Übergangslösung
- Ablösung durch Elektroautos
Noch Fragen?
Weitere Informationen
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Wasserstoffautos
By Leon Bentrup
Wasserstoffautos
Überblick über Gründe, Probleme und Techniken rund um Wasserstoffautos
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