Neue Antriebskonzepte für KFZ und die ... - Unfallkasse NRW

Funktionsweise Der Brennstoffzelle
Prinzipiell besteht eine Brennstoffzelle aus mindestens zwei Elektroden, die getrennt durch
einen Elektrolyten angeordnet sind. Auf der einen Seite der Brennstoffzufuhr befindet sich
die Anode, auf der Seite der Oxidationsmittelzufuhr befindet sich die Kathode. Der
anodenseitig zugeführte Brennstoff (Wasserstoff oder wasserstoffhaltiger Stoff) teilt sich
am Katalysator in Elektroden und Protonen. H 2 → 2H + + 2e - Die Protonen wandern durch
die Elektrolytmembran. Die Elektronen werden daran gehindert und müssen den Umweg
über den elektrischen Verbraucher nehmen. Kathodenseitig wird das Oxidationsmittel
(Sauerstoff oder sauerstoffhaltiger Stoff) zugeführt. Durch die von der Anode zur Kathode
wandernden Elektronen wird z.B. Sauerstoff – O 2 – durch Aufnahme von Elektronen zu
Sauerstoffanionen – O – reduziert ½O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O Es entsteht Wasser.
Chemische
Eigenschaften
Physikalische
Eigenschaften
H 2
Edelgaskonfiguration
Dichte 0,08 kg/m³
farblos, geruchlos, gasförmig
Siedepunkt: -252,76 °C
Mindestzündenergie: 0,02 mJ
Max. Flammengeschwindigkeit: 346 cm/s
Zündbereich in der Luft: 4-78 Vol.-%
Chemische und Physikalische Eigenschaften von Wasserstoff.
Die maximale Flammengeschwindigkeit von Wasserstoff ist zirka acht Mal größer als die
der Kohlenwasserstoff-basierten Gase. Dies erklärt die Tendenz zu hohen
Brenngeschwindigkeiten und auch die möglichen Umschläge in Detonationen.
Zur Zündung ist lediglich eine sehr geringe Zündenergie erforderlich, z. B. durch die
Reibung von Wassertröpfchen an Wasserstoffgasteilchen oder durch Ableitung der
elektrostatischen Ladung von Kleidung. So kann sich der Wasserstoff auch alleine durch
unkontrollierten Austritt statisch aufladen und durch die dabei erzeugte elektrische
Spannung selber Zünden.
Die Flamme des Wasserstoffs verbrennt unsichtbare bei über 2000 °C, dabei gibt sie nur
eine geringe Wärmestrahlung ab. Es besteht deswegen die Gefahr, dass man sich ihr
unbewusst zu sehr nähert.
Der Zündbereich von 4 – 78 Vol.-% ist sehr breit, dies bietet zusätzliches
Gefahrenpotential für die Einsatzkräfte.
Wasserstoff durchmischt sich intensiv und schnell mit Luft, er ist sehr diffusionsoffen und
dringt so auch durch kleinste Öffnungen in den nächsten Raum.
Wasserstoff hat ein spontanes Ausbreitungsverhalten im ganzen zur Verfügung stehenden
Raum, vor allem an der Decke, da er wesentlich leichter ist als Luft.
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