Wirkungsgrad und Technologien der Brennstoffzelle
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Questions and Answers

Wie hoch ist der thermische Wirkungsgrad der Brennstoffzelle?

  • 50% (correct)
  • 90%
  • 40%
  • 60%

    • Der Gesamtwirkungsgrad der Brennstoffzelle beträgt 85%.

    False

    Wie hoch ist der Primärenergiebedarf für den Betrieb der Brennstoffzelle?

    100 Energieeinheiten

    Das Kondensationskraftwerk hat einen elektrischen Wirkungsgrad von _________.

    <p>42%</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Technologien ihren jeweiligen Wirkungsgraden zu:

    <p>Brennstoffzelle = 90% Kondensationskraftwerk = 42% Gasbrennwertgerät = 95%</p> Signup and view all the answers

    Welchen Primärenergiebedarf hat die getrennte Erzeugung von Wärme und elektrischer Energie?

    <p>153 Energieeinheiten</p> Signup and view all the answers

    Welche Energieeinheiten werden durch die Brennstoffzelle bereitgestellt?

    <p>50 Wärme- und 40 elektrische Energieeinheiten</p> Signup and view all the answers

    Die Brennstoffzelle benötigt mehr Primärenergie als die getrennte Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Welche Technologie ist kein thermodynamischer Kreisprozess?

    <p>Brennstoffzelle</p> Signup and view all the answers

    Kraftwerksprozesse benötigen immer hochwertige fossile Brennstoffe.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Hauptvorteil von Anlagen in größeren Leistungsklassen?

    <p>höhere Wirkungsgrade durch aufwändigere Prozessführungen</p> Signup and view all the answers

    Stirling-Motoren und ORC-Prozesse sind typisch für die Verwertung von ________.

    <p>Niedertemperaturwärme</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Technologien den entsprechenden Eigenschaften zu:

    <p>Stirling-Motor = Energie aus Niedertemperaturwärme Dampfturbine = Hochwertige fossile Brennstoffe Brennstoffzelle = Direkte elektrochemische Umwandlung GuD Kraftwerksprozess = Kalorischer Prozess</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt den Wirkungsgrad bei Brennstoffzellen im Vergleich zu anderen Technologien?

    <p>Brennstoffzellen können auch bei niedrigen Leistungsklassen passable Wirkungsgrade erzielen.</p> Signup and view all the answers

    Der Wirkungsgrad ist unabhängig von der Leistungsklasse einer Anlage.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Nennen Sie eine Quelle für Niedertemperaturwärme.

    <p>industrielle Abwärme oder Geothermie</p> Signup and view all the answers

    Welcher Brennstoffzellentyp arbeitet bei Hochtemperatur?

    <p>MCFC</p> Signup and view all the answers

    Die BEFC hat einen besseren Gesamtwirkungsgrad als batteriebetriebene Fahrzeuge.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Nennen Sie zwei Anwendungsfelder für mobile Brennstoffzellen.

    <p>Schwerverkehr, Busse</p> Signup and view all the answers

    Die Protonenleitende-Brennstoffzelle wird mit der Abkürzung ______ bezeichnet.

    <p>PEFC</p> Signup and view all the answers

    Welche Brennstoffzelle arbeitet bei Niedertemperatur bis 80°C?

    <p>AFC</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Brennstoffzellen ihren Temperaturtypen zu:

    <p>AFC = Niedertemperatur PAFC = Mitteltemperatur MCFC = Hochtemperatur SOFC = Hochtemperatur</p> Signup and view all the answers

    Die SOFC-Brennstoffzelle benötigt eine Temperatur von 650 bis 1.000°C.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Vorteil von Brennstoffzellen im Vergleich zu batteriebetriebenen Fahrzeugen?

    <p>Schnellere Befüllung der Wasserstofftanks</p> Signup and view all the answers

    Es gibt ausreichend Tankstelleninfrastruktur für Wasserstoffbetriebe.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Hauptvorteil einer protonenleitenden Brennstoffzelle?

    <p>Sie ermöglicht die Diffusion von positiv geladenen Wasserstoffionen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein typisches Anwendungsfeld für Brennstoffzellen im Transportsektor?

    <p>Schienenfahrzeuge</p> Signup and view all the answers

    Die Reaktion auf der Anodenseite einer Brennstoffzelle betrifft die Spaltung von Wasserstoffmolekülen in __________ und __________.

    <p>Wasserstoffionen, Elektronen</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Brennstoffzellen den entsprechenden Temperaturbereichen zu:

    <p>AFC = Niedertemperatur bis 80°C PAFC = Mitteltemperatur bis 200°C MCFC = Hochtemperatur 650 bis 1.000°C SOFC = Hochtemperatur 650 bis 1.000°C</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Brennstoffzellen nutzt eine Phosphorsäure als Elektrolyt?

    <p>PAFC</p> Signup and view all the answers

    Elektronen können durch die protonenleitende Polymerfolie einer Brennstoffzelle diffundieren.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Welches Element wird häufig als Katalysator in Brennstoffzellen eingesetzt?

    <p>Platin</p> Signup and view all the answers

    Welcher Bereich gehört zum Leistungsbereich von Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung?

    <p>0,1 kW bis 2 MW</p> Signup and view all the answers

    Der elektrische Wirkungsgrad nimmt mit steigender Aggregateleistung ab.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was wird aus der mechanischen Energie, die im Verbrennungsmotor erzeugt wird, umgewandelt?

    <p>elektrische Energie</p> Signup and view all the answers

    Abwärme aus der _____ liegt im niedrigen Temperaturniveau unter 90°C.

    <p>Schmierölkühlung</p> Signup and view all the answers

    Ordne die folgenden Begriffe zu ihren entsprechenden Erklärungen:

    <p>elektrischer Wirkungsgrad = abhängig von der Aggregateleistung, steigt mit Leistung thermischer Wirkungsgrad = sinkt mit ansteigender Aggregateleistung Gesamtwirkungsgrad = Summe von elektrischem und thermischem Wirkungsgrad Niedertemperaturwärme = Nutzung von Abwärme unter 90°C</p> Signup and view all the answers

    Welcher Temperaturbereich hat das Abgas beim Austritt aus dem Verbrennungsmotor?

    <p>bis zu 600°C</p> Signup and view all the answers

    Biogasanlagen nutzen ausschließlich erneuerbare Energien.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Nenne einen typischen Anwendungsbereich von Kraft-Wärme-Kopplung.

    <p>Blockheizkraftwerke</p> Signup and view all the answers

    Welcher Wirkungsgrad wird üblicherweise bei einer Kondensationsturbine erreicht?

    <p>25 – 45%</p> Signup and view all the answers

    Beim Gegendruckbetrieb wird ausschließlich elektrische Energie erzeugt.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Ziel beim Kondensationsbetrieb?

    <p>Ein möglichst hoher elektrischer Wirkungsgrad.</p> Signup and view all the answers

    Die üblichen Kondensatordrücke beim Prozessmedium Wasser liegen zwischen _____ mbarabs.

    <p>20 und 100</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Betriebsarten der Kraft-Wärme-Kopplung den jeweiligen Zielen zu:

    <p>Kondensationsbetrieb = Hoch elektrischer Wirkungsgrad Gegendruckbetrieb = Zusätzliche Wärmeproduktion Kraft-Wärme-Kopplung = Kombination von Strom und Wärme</p> Signup and view all the answers

    Welches Medium muss für die Abführung der Kondensationswärme genutzt werden?

    <p>Umgebungsluft oder Wasser</p> Signup and view all the answers

    Der Kondensator operiert immer über dem Umgebungsdruck.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Wie lautet der Zielzustand des Abdampfes im Kondensationsbetrieb?

    <p>Möglichst niedriges Druckniveau.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Kraft-Wärme-Kopplung

    • Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet die simultane Umwandlung von Primärenergie in mechanische und thermische Energie.
    • Technologien zur Kraft-Wärme-Kopplung beinhalten Blockheizkraftwerke (BHKW) mit Verbrennungsmotoren, Gasturbinenanlagen und Heizkraftwerke.
    • Typische Einsatzgebiete sind Anlagenbetreiber mit verwertbaren Energieträgern (z.B. Klärgas, Deponiegas, Abwärme) sowie Energieproduzenten und -abnehmer.
    • Kraft-Wärme-Kopplung bietet Vorteile hinsichtlich Energieeffizienz und Primärenergieeinsatz.

    Brennstoffzellen

    • Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, die chemische Energie von Brennstoffen (z.B. Wasserstoff, Erdgas, Methanol) in elektrische Energie umwandeln.
    • Brennstoffzellen können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden (z.B. Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung, Transport, Energiespeicher).
    • Der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen ist in kleineren Anlagen bereits gut.
    • Bei erdgasbetriebenen Brennstoffzellen muss der Reformereffizienzfaktor berücksichtigt werden.
    • Nutzungsarten von Brennstoffzellen sind mobil und stationär.

    Systemeigenschaften

    • Brennstoffzellen zeichnen sich durch hohe Energiedichte und schnelle Befüllung.
    • Die elektrische Energiedichte mobiler Systeme ist deutlich höher als bei Batterien.
    • Der Gesamtwirkungsgrad von Brennstoffzellenfahrzeugen, verglichen mit batteriebetriebenen Fahrzeugen, ist deutlich niedriger.
    • Zur Verbesserung der Energiewandlungskette in Brennstoffzellen werden weitere Komponentenschritte eingefügt, um die benötigten Brennstoffe zu erzeugen.

    Kraft-Wärme-Kopplung in Prozessen

    • In Kraftwerken und Blockheizkraftwerken werden verschiedene Systeme eingesetzt, um sowohl Strom als auch Wärme zu erzeugen.
    • Konventionelle Wärmeversorgungen nutzen Warm- oder Wasserdampf.
    • Ein hoher Gesamtwirkungsgrad ist bei der Dampfturbinenprozessführung möglich.
    • Bei den Gasturbinenprozessen hängen die Wirkungsgrade von den spezifischen Aggregaten ab.
    • Die Dimensionierung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist abhängig vom Strom- und Wärmebedarf.

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    Description

    Dieses Quiz behandelt den thermischen Wirkungsgrad und die verschiedenen Technologien der Brennstoffzelle. Testen Sie Ihr Wissen über Primärenergiebedarf, Wirkungsgrad und die Eigenschaften von verschiedenen Energieerzeugungssystemen. Ideal für Studierende der Energie- und Umwelttechnik.

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