Hi Ho !
Wieviel Energie (ich hoffe dass die Fachterminologie ueberhaupt stimmt) braucht man eigentlich, um 1 Liter Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten?
Wieviel Energie kann man tatsaechlich (nicht theoretisch) zurueckerhalten, wenn man die Gase reagieren laesst ( ich meine per Brennstoffzelle oder Motor oder so ?
Kennt sich jemand damit aus ?
Richard : )
Hi Ho !
- Wieviel Energie (ich hoffe dass die Fachterminologie
ueberhaupt stimmt) braucht man eigentlich, um 1 Liter Wasser
in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten?
1 Liter Wasser enthält 55,56 mol Wasser. Um ein Äquvivalent umzusetzen braucht man ein Faraday (= 96485 Ampersekunden) Sauerstoff ist zweiwertig also für ein mol Wasser 192970 A*s und für einen Liter Wasser 10720556 A*s
- Wieviel Energie kann man tatsaechlich (nicht theoretisch)
zurueckerhalten, wenn man die Gase reagieren laesst ( ich
meine per Brennstoffzelle oder Motor oder so ?
Der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmoters liegt bei so ca. 30 - 40 % Eine Brennstoffzelle ist etwas besser, genaue Daten hab ich jetzt nicht im Kopf (und kein schlaues Buch zur Hand um nachzuschauen).
Gandalf
- Wieviel Energie (ich hoffe dass die Fachterminologie
ueberhaupt stimmt) braucht man eigentlich, um 1 Liter Wasser
in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten?
Bei der Elektrolyse von Wasser laufen folgende Elektrodenreaktionen ab:
Anode: 2 OH- → ½ O2↑ + H2O + 2 e-
Katode: 2 H3O+ + 2 e- → H2↑ + 2 H2O
Gesamtreaktion: H2O → H2↑ + ½ O2↑
Da also für jedes zerlegte Wassermolekül zwei Elektronen herumgeschaufelt werden müssen, beträgt die Reaktionsladungszahl z=2.
Die Energie, die für die gesamte Elektrolyse benötigt wird, beträgt E=U·I·t. Wir brauchen aber nur die angelegte Spannung, weil wir die Ladung I·t kennen. Die ist nämlich gleich der Ladung aller bei der Elektrolyse herumgeschaufelten Elektronen und beträgt I·t=n·F·z, wobei F=96500Jmol-1V-1 die Faraday-Konstante (das ist die Ladung von einem Mol Elektronen) und n=55mol die Stoffmenge in einem Liter Wasser ist. Daraus folgt zunächst für den Energiebedarf
E = U·n·F·z = U*10,615MJ/V
Theoretisch beträgt die Zersetzungsspannung U0=1,48V, aber praktisch benötigt man 1,9 - 2,0 V. Dies führt zu einem Energiebedarf von rund 21MJ pro Liter Wasser. Die Reaktionsenthalpie beträgt allerdings nur 14,7MJ pro Liter. Der Rest wird in Wärme umgewandelt. Wegen der Überspannung hat die Elektrolyse also einen Wirkungsgrad von 75%.
- Wieviel Energie kann man tatsaechlich (nicht theoretisch)
zurueckerhalten, wenn man die Gase reagieren laesst ( ich
meine per Brennstoffzelle oder Motor oder so ?
Der Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle beträgt U·2·F/ΔH. Setzen wir die Faraday-Konstante und die molarer Reaktionsenthalpie ΔH=285,84kJ/mol, dann erhalten wir U·0,675/V. Genau wie bei der Elektrolyse steigt der Wirkungsgrad also mit sinkender Zellspannung und erreicht bei minimalen 1.48V sein Maximum.
Bei realen Brennstoffzellen liegt der Wirkungsgrad bei 35-40%. Der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren beträgt dagegen nur 20-25%.
Der Gesamtwirkungsgrad einschließlich der Elektrolyse beträgt bei der Brennstoffzelle also bis zu 30% und beim Verbrennungsmotor weniger als 20%.
Danke
Super lieb von Euch !!
Danke : )
Richard