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Wasserstoffbus im Linienverkehr
AFB I–IIEin Stadtbus fährt mit einem PEM-Brennstoffzellen-Stack. Wasserstoff wird in Drucktanks bei 350 bar mitgeführt, das Abgas ist Wasserdampf.
| Kenngröße | Wert |
|---|---|
| Zellen im Stack (in Reihe) | 330 |
| mittlere Zellspannung unter Last | 0,70 V |
| elektrische Leistung | 100 kW |
| Tankinhalt | 37,5 kg H₂ |
| Verbrauch im Linienbetrieb | 8,0 kg H₂ je 100 km |
\(\Delta_f G^\circ(\ce{H2O},\,l) = -237{,}1\,\text{kJ/mol}\), \(F = 96\,485\,\text{C/mol}\), \(M(\ce{H2}) = 2{,}016\,\text{g/mol}\)
- Formulieren Sie die Teilgleichungen an Minus- und Pluspol sowie die Gesamtgleichung und kennzeichnen Sie Oxidation und Reduktion.
- Berechnen Sie die Standard-Zellspannung und die Stackspannung und vergleichen Sie beide Werte je Zelle.
- Ermitteln Sie die Reichweite und die Stromstärke bei 100 kW sowie den Wasserstoffverbrauch pro Stunde bei dieser Leistung.
- Beurteilen Sie die Aussage des Verkehrsbetriebs, der Bus fahre „emissionsfrei“.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Saure Membran: H₃O⁺ zum Ausgleich.
Hinweis zu Aufgabe b)
ΔE° = −ΔrG°/(z·F).
Hinweis zu Aufgabe c)
Durch jede Zelle fließt derselbe Strom.
Hinweis zu Aufgabe d)
Lokal vs. gesamte Herstellungskette.