Brennstoffzellen

  • Fabia I

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    Brennstoffzellen

    Hier mein Versuch euch einmal eine Brennstoffzelle, nachfolgend als BSZ genannt, zu erklären. Jene Tecjnik die momentan noch in den Kinderschuhen steckt, wird irgendwann unsere Zukunft bestimmend verändern.

    In der Brennstoffzelle entstehen durch einer Art Oxidation von Wasserstoff elektrischer Strom und Wärme. In Brennstoffzellen entstehen keine gefährilichen Abgase wie beim Otto oder Dieselmotor, sondern nur einfache Produkte wie Wasser, Kohlenstoffdioxid und eine minimal Anzahl andere Gase. Aufgrund in der BSZ niedrieger Temperaturen bilden sich auch keine Stickstoffoxide. BSZ arbeiten also sauber und leise und verfügen über einen höheren Wirkungsgrad. So nutzt die BSZ etwa 50-70% der im Treibstoff enthaltenen Energie (zum Vergleich: Ottomotor 15-20%, Diesel/Stinringmotor??? so um die 40%)

    Fahrwerk: Bilstein B14 PSS
    Bodykit: M
    Diffusor: Carbon, BMW Performance
    Rückeuchten: Schwarz-LED
    Felgen/Reifen: 18" , 215 / 40 und 245 / 35 R18"
    Hifi: BMW Professionell Vollaktiv mit 8 LS und 2 Sub´s unter Frontsitzen
    Verstärker: 2 x 5-K-Digi-Amps mit ca. je 750 W RMS, Ipod, BT Freisprechanlage
    Mein Bi-Turbo-Diesel beim durchbeschleunigen
    ;)

    Stirnringmotor ist ein Kreiskolbenmotor. Oder auch Wankelmotor. Nach dem Erfinder desselben. (wieder mal ein Deutscher..... ;) )

    Verstehe deshalb auch nicht warum gerade die Amerikaner weiter in der Entwicklung der Brennstoffzelle sind als wir.... Glaube die Deutschen ruhen sich in diesem Jahrhundert mal wieder aus ;)


    Arne
    Die Amerikaner haben mehr Geld (sozusagen unbegrenzt auch wegen ihrem Militär) für die Forschung zu Verfügung. Die deutschen Wissenschaftler haben in der F&E nur einen bestimmten Betrag immer zu Verfügung. Geld ist halt Macht. Dieses ist aber nicht nur bei der Brennstoffzellentechnik so, wo Deutschland Vorreiter in F&E war und sich dann anschließend das Zepter aud der Hand hat nehmen lassen. Bsp: Solartechnik, Windkraft etc.

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    Mein Bi-Turbo-Diesel beim durchbeschleunigen
    Ich glaube er deine Annahme ist falsch, du meinst den Wankel- bzw. Kreiskolbenmotor.

    Der Stirlingmotor ist ein Heißgasmotor und hat heutzutage keine praktische Bedeutung.
    Die Erklärung bei Wikipedia ist vollkommen richtig, auch die Wirkungsgradangaben stimmen. Hätte man in Physik aufgepasst, hätte man es wissen können.

    Nicht immer am Wissen anderer Zweifeln sondern am eigenen.
    Basti schau Dir doch mal die Beispielbilder bei Wikipedia an.

    Die Verbrennung der Gase spielt sich nicht im Arbeitsbereich des Motors sondern ausserhalb ab.

    Das ist schon einmal der erste Grund warum der Stirlingmotor keinen vergleichbaren Wirkungsgrad erzielen kann.

    Der zweite Grund ist das die Gasverbrennung fortwährend weitergeht während der Kolben Arbeit verrichtet. Die Bewegungsenergie für den Motor kommt also nur aus den unterschiedlichen Temperaturen des ausgestoßenen Gases und dem gerade verbrennenden Gas.

    Der Wankelmotor funktioniert genau wie jeder andere Ottomotor nur das sich der Brennraum stänig in Bewegung befindet. Also hat der Wankelmotor mit Sicherheit den größten Wirkungsgrad da die Kolben nicht gegen die Schwerkraft arbeiten müssen.

    Leider hatte der Wankelmotor vor Jahren als er erfunden wurde kaum eine Chance in Großserie zu gehen da Undichtigkeiten einfach nicht unter Kontrolle gebracht werden konnten. Das führte zu enormen Ölverbräuchen und der Spritverbrach war imens da kein Geld für Optimierungsarbeiten vorhanden waren. NSU baute damals einen Wankelmotor in einen Ro80 der bis heute wegen seiner Keilförmigen Karosserieform als Vorbild für alle moderen Autos gilt. Damals wurde er belächelt. Heute baut, ich glaube Mazda wieder einen Wankelmotor in Serie.

    Soviel dazu. Außerdem glaube ich nicht das Deine überhebliche Art mir mitzuteilen das ich angeblich keinen Plan haben soll ernst gemeint sein kann.

    Weiß nicht wer das immer schreibt, aber es ist wahr, wenn man keine Ahnung hat dann einfach mal die Fresse halten


    Arne

    Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „Arne1978“ ()

    Darf ich dich erinnern was du geschrieben hast.

    Stirnringmotor ist ein Kreiskolbenmotor. Oder auch Wankelmotor. Nach dem Erfinder desselben. (wieder mal ein Deutscher.....


    Jetzt auf einmal schreibst du Wankelmotor ist was anderes. Mir ist klar was ein Wankelmotor ist.

    Unter av.fh-koeln.de/professoren/rue…cripten/stirlingmotor.pdf findest du einen netten Vortrag über den Stirlingmotor. Darin steht, dass der Wirkungsgrad über dem der Verbrennungsmotoren liegt. Laut einer NASA-Studie bei ca. 43%. Beim Otto-Motor liegen sie bei ca. 32% und bei Dieseln bei ca. 37%.
    Der Wirkungsgrad ist prinzipbedingt schlechter als der des Hubkolbenmotors.
    Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Wankelmotor. Lässt sich so erklären, das die Reibungskräfte, die an den Dichtflächen auftreten sehr groß sind. Weiterhin laufen die Kreisscheiben auf einer Exzenterwelle mit Verzahnung, ergo auch Reibung.
    Der Stirlingmotor verläuft ideal nach dem Carnot-Prozess, der das thermodynamische Optimum darstellt und real nicht erreichbar ist. Der Realprozess besteht aus zwei Isothermen und zwei Isochoren.
    Damit stellt der Stirlingmotor quasi das thermodynamische Optimum dar. Sein thermischer Wirkungsgrad ergibt sich zu 1-Tn/Th, wobei Tn die niedrigste Temperatur im Prozess und Th die höchste Temperatur darstellt. Für eine genauere Erklärung benötigt man die p-V-Diagramme und die T-S-Diagramme des Stirling-, Otto-, Diesel- und Seiliger-Prozesses. Nur soviel der thermische Wirkungsgrad der Otto- und Diesel- Prozesse ist niedriger.
    Ich wollte dich keineswegs beleidigen, also wenn du dich beleidigt fühlst tut es mir leid. Ich wollte dich lediglich darauf hinweisen, dass der Stirlingmotor und der Wankelmotor völlig unterschiedlich sind.
    Den Spruch mit dem keine Ahnung und Fresse halten kannst du dir auch sparen, ich studiere Maschinenbau im 7. Semester und werde nächstes Semester fertig. Habe die Scheine Thermodynamik, Strömungslehre, etc. bestanden und mich in einer Studienarbeit mit Kreisprozessen befasst, denke eigentlich, dass mein Wissen relativ gut ist. Du kannst mich aber gerne eines besseren belehren.



    Jetzt nochmal zum Hauptthema:
    Das Prinzip der Brennstoffzelle ist zwar sehr interessant doch noch sehr ferne Zukunftsmusik. Zu groß sind die zu bewältigenden Probleme.
    Die Membran, die in die Brennstoffzelle integriert ist und die Sauerstoff und Wasserstoff voneinander trennt und für die "Verbrennung" zuständig ist, muss permanent mit Wasser befeuchtet werden, damit der Prozess funktioniert. Wird der Wagen bei Frost abgestellt, so gefriert dieses Wasser und damit ist ein Start nicht mehr möglich, da die Diffusion unterbrochen wird. Das bedeutet das ein Brennstoffzellenfahrzeug im Winter immer in einer beheizten Garage stehen muss, damit man am Morgen auch losfahren kann, ansonsten passiert da gar nichts.
    Zweitens entwickeln Brennstoffzellen unter Vollast eine enorme Wärmemenge. Sie entspricht dem vierfachen dessen, was ein moderner Dieselmotor unter Vollast entwickeln. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass die vierfache Kühlerfläche benötigt wird. Solch ein Auto ist nicht Kundenfähig.
    Jetzt kommt der Einwand: Aber bei Hersteller xy exitieren schon solche Fahrzeuge. Richtig, aber diese werden zu Demonstrationszwecke nur kurz auf Vollast gebracht um dann schleunigst wieder schön gemütlich rumzufahren. Funktionsfähig ist die Brennstoffzelle eventuell in Bussen, da dort die Kühlfläche realisierbar ist.
    Ein weiteres Problem liegt beim Wasserstoff selbst. Erstens wird ein komplett neues Tankstellennetz mit enormen Sicherheitsaufwand benötigt und zweitens ist Wasserstoff sehr flüchtig. Das heisst, ihr stellt einen vollgetankten Wagen irgendwo die Woche über ab und am Wochenende ist er nur noch viertel voll. Das freut die Tankstellenbetreiber und ärgert den Kunden! Um die 100% ige Dichtheit zu gewährleisten muss noch viel geforscht werden.
    Letztes Problem wäre die Wasserbildung bei diesem Konzept. Wenn dieses einfach nach außen geleitet wird, haben wir im Winter lustige Eisbahnen an den Ampeln. Ausserdem wird es sehr neblig werden und die Luftfeuchtigkeit und Niederschlagsmenge stark ansteigen.
    Diese Informationen sind nicht ausgedacht oder ähnliches, sie wurden bei einem Vortrag von einem Forschungsleiter mitgeteilt.
    Wie ihr seht gibt es noch sehr viele Probleme zu lösen, die alle ihre Zeit brauchen. Mit einer Serieneinführung ist in naher Zukunft noch nicht zu rechnen, jedenfalls nicht flächendeckend. Ich denke, so in 15-20 Jahren ist frühestens damit zu rechnen.