Was sind Wasserstoff-Brennstoffzellen-Kits?

Wie viel wissen Sie über Wasserstoffbrennstoffzellen? Thinkstock

Jeder, der das berühmte, körnige Filmmaterial der Hindenburg-Katastrophe gesehen hat, kennt die Idee, dass sich Wasserstoff leicht entzündet. Und obwohl es viele konkurrierende Theorien gibt, die genau beschreiben, wie und warum die Hindenburg Feuer gefangen hat, bleibt eine Wahrheit bestehen. Durch das Verbrennen wird gespeicherte Energie freigesetzt, wodurch Wasserstoff als Brennstoff nützlich wird.

Lesen Sie weiter, um mehr über das Verbrennen von Brennstoff, Brennstoffzellen und die hohen Kosten sauberer Emissionen zu erfahren.

Inhalt

1. Anleihen brechen, Kraftstoff verbrennen
2. Von Molekülen zu Brennstoffzellen
3. Die hohen Kosten für saubere Emissionen

Obwohl es das am häufigsten vorkommende Element im Universum ist, wird Wasserstoff hier auf der Erde am häufigsten im Wasser eingeschlossen gefunden. Im 19. Jahrhundert fand ein Forscher namens William Grove heraus, dass die Anwendung von Elektrizität auf Wasser - auch bekannt als Elektrolyse - es in seine Grundbestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufteilte. In dem entstehenden Gas vermischen sich Wasserstoff und Sauerstoff, sind aber nicht miteinander verbunden.

Der Forscher Yul Brown befasste sich mit praktischen Forschungen zur Verwendung dieses Gases, das heute als Browns oder HHO-Gas bekannt ist, als Brennstoff. Heutzutage können Kits diese Art der Umrüstung in Verbrennungsmotoren durchführen, um den Kraftstoffverbrauch zu erhöhen.

Wasserstoff-Brennstoffzellen-Kits gehen noch einen Schritt weiter. Grove theoretisierte auch richtig, dass man den Prozess umkehren könnte, indem man Sauerstoff und Wasserstoff kombiniert, um Elektrizität freizusetzen. Das Ergebnis ist eine Wasserstoffbrennstoffzelle.

Sie können die Atome jedoch nicht einfach zusammenwerfen. Wasserstoff muss zuerst in seine positiv und negativ geladenen Teilchen zerlegt werden. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle macht genau das. Ähnlich wie bei einer Batterie befindet sich auf einer Seite der Brennstoffzelle der positive Pfosten, an dem der Wasserstoff eingeleitet wird. Ein Polymerfilm lässt nur die Protonen der Atome passieren, entfernt sie vom Wasserstoff und lässt nur die negativ geladenen Elektronen zurück.

Die Elektronen werden von der positiven Seite der Brennstoffzelle angezogen, ein Phänomen, das als Elektronenfluss bekannt ist. Aber sie können nicht wie die Protonen durch den Polymerfilm zurückkehren. Stattdessen werden sie durch einen Kreislauf außerhalb der Brennstoffzelle geleitet. Wenn Sie diesem Stromkreis ein elektrisches Gerät wie einen Automotor hinzufügen, wird es durch den Elektronenfluss angetrieben. Während sie den Kreislauf zur positiven Seite der Zelle fortsetzen, nehmen sie ihre Protonen auf und bilden wieder Wasserstoff. Der Wasserstoff bindet auch an Sauerstoff aus der Umgebungsluft: Das Ergebnis ist Wasser.

Die einzigen Nebenprodukte des von Wasserstoffbrennstoffzellen erzeugten Stroms sind Wärme und Wasser, was sie aus ökologischer Sicht zu einer äußerst wünschenswerten Energiequelle macht. Derzeit existieren Wasserstoff-Brennstoffzellen-Kits jedoch nur als Concept Cars mit limitierter Auflage oder als Miniatur für RC-Cars oder als praktische wissenschaftliche Experimente für Kinder. Ein paar große Straßensperren stehen einem breiten Einsatz von Brennstoffzellen in den weltweiten Transportflotten im Wege, nämlich Kosten und Nettoenergieertrag.

Die Brennstoffzellentechnologie für den Antrieb von Elektroautos ist derzeit teurer als herkömmliche Motoren. Außerdem kann es mehr Energie erfordern, um die Zelle herzustellen und zu betreiben, als die Zelle wiederum löschen kann. Trotz ihrer allgemeinen Sauberkeit ist die Brennstoffzellentechnologie nicht immer effizient.

Interessanterweise können dieselben verfügbaren RC-Auto- und Wissenschaftsexperiment-Kits einen Eindruck davon vermitteln, wie zukünftige Brennstoffzellen Energie gewinnen werden. Einige Modellauto-Kits verwenden Sonnenkollektoren, um die Energie für die Elektrolyse zu gewinnen. Vielleicht werden mit zunehmender Verbreitung der Sonnenenergie auch Wasserstoffbrennstoffzellen.

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Quellen

• Carls Elektronik. "Brennstoffzellen-Autoset." Zugriff am 6. August 2010. http://www.electronickits.com/kit/complete/solar/fuelcell.htm
• Brennstoffzellen 2000. "Was ist eine Brennstoffzelle?" Zugriff am 6. August 2010. http://www.fuelcells.org/basics/how.html
• Kuphaldt, Tony R. "Konventioneller vs. Elektronenfluss." Lektionen in Stromkreisen. Zugriff am 6. August 2010. http://www.rare-earth-magnets.com/t-conventional-vs-electron-flow.aspx
• National Geographic. "Wasserstoff-Brennstoffzellen-Kit." Zugriff am 6. August 2010. http://shop.nationalgeographic.com/ngs/browse/productDetail.jsp?productId=1073512&code=SR50002
• Neue Energie und Kraftstoff. "Der am häufigsten vorkommende Kraftstoff der Welt." 19. Februar 2010. http://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2010/02/19/the-most-abundant-fuel-in-the-world/
• Yul Brown.org. "Wer war Yul Brown und warum sollte es dich interessieren?" Zugriff am 6. August 2010. http://www.yulbrown.org/