Praktikum Regenerative Energien at TU München

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Wie ist eine Brennstoffzelle aufgebaut?

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Welche Möglichkeiten der Verlustminimierung bei Solarthermie gibt es?

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Erklären Sie aus welchen Bestandteilen Brennstoff besteht

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Wie sind grobe und hygroskopische Feuchtigkeit definiert?

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Wie unterscheiden sich Heiz- und Brennwert und wie sind diese definiert?

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Wie viele Biogasanlagen waren 2017 in Betrieb?

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In welchen Schritten entsteht Biogas?

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Wie kann die Zellspannung in einer Brennstoffzelle ermittelt werden?

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Welche Verlustmechanismen gibt es bei der Brennstoffzelle?

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Welche Gasreinigungsschritte sind für die Verwendung von Biogas notwendig?

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Wie ist Biogas zusammengesetzt?

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Welche Verlustmechanismen gibt es bei der Brennstoffzelle?

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Praktikum Regenerative Energien

Wie ist eine Brennstoffzelle aufgebaut?

Ionenleitfähiger, dichter, nicht elektronenleitender Elektrolyt(z.B. Polymer, Keramik, Karbonatschmelze) mit beidseitig porösen Elektroden (Kathode und Anode) mit guter Leitfähigkeit

Praktikum Regenerative Energien

Welche Möglichkeiten der Verlustminimierung bei Solarthermie gibt es?

 Einsatz von Solarglas
Strahlungskonzentration
Strahlungsselektive Beschichtung des Absorbers
Evakuierung des Kollektors

Praktikum Regenerative Energien

Erklären Sie aus welchen Bestandteilen Brennstoff besteht

 Wasser
Flüchtige
Asche
Kohlenstoff

Praktikum Regenerative Energien

Wie sind grobe und hygroskopische Feuchtigkeit definiert?

Grobe Feuchtigkeit: bezeichnet mechanisch anhaftendes Wasser und verdunstet bei einer Raumtemperatur von ca. 30 °C
Hygroskopische Feuchtigkeit: bezeichnet in Kapillaren des Brennstoffes gebundenes Wasser und wird durch Verdunstung bei ca. 106°C bestimmt.

Praktikum Regenerative Energien

Wie unterscheiden sich Heiz- und Brennwert und wie sind diese definiert?

Heizwert: Der (untere) Heizwert Hu beschreibt die bei einer Verbrennung entstehende Wärmeenergie, wobei das produktseitige Wasser in dampfförmigen Zustand vorliegt. Er wird auch als LHV (Lower-Heating-Value) bezeichnet.
Brennwert: Der obere Heizwert Ho oder Brennwert, beschreibt die bei einer Verbrennung entstehende Wärmeenergie, wobei das produktseitige Wasser in flüssiger Form vorliegt. Der obere Heizwert berücksichtigt also auch die durch die Kondensation des Dampfes freigesetzte Verdampfungsenergie. Er wird auch als HHV (Higher-Heating-Value) bezeichnet [25, p. 386].

Praktikum Regenerative Energien

Wie viele Biogasanlagen waren 2017 in Betrieb?

 9346

Praktikum Regenerative Energien

In welchen Schritten entsteht Biogas?

Hydrolyse
Säurebildung
Milchsäurebildung
Methanbildung

Praktikum Regenerative Energien

Wie kann die Zellspannung in einer Brennstoffzelle ermittelt werden?

Schrittweise zur korrekten Lösung:
Heizwertspannung: Setzt Heizwert und umgesetzte Ladung in Beziehung
Gibb’sche Spannung: Wie Heizwertspannung, jedoch werden Entropieänderungen miteinbezogen
Nernst’sche Spannung: Einbeziehen der Partialdrücke
–>Wirkungsgrade (z.B. thermodynamischen, Spannungs-, Strom-, elektrischer Wirkungsgrad) und Verlustmechanismen (Aktivierungsüberspannung, Ohmsche Verluste und Konzentrationsüberspannung) beachten

Praktikum Regenerative Energien

Welche Verlustmechanismen gibt es bei der Brennstoffzelle?

Aktivierungsüberspannung: Verlust bei geringen Stromdichten aufgrund von endlichen Aktivierungsenergien der Elektrodenreaktion
Ohmsche Verluste: mit Stromdichte zunehmender elektrischer Innenwiderstand der Zelle
Konzentrationsüberspannung: Ausbildung einer Stoffübertragnungsgrenzschicht die Zu-/Abfuhr von Reaktanden erschwert

Praktikum Regenerative Energien

Welche Gasreinigungsschritte sind für die Verwendung von Biogas notwendig?

 Entschwefelung (biologisch oder chemisch)
Trocknung
CO2 Abscheidung(Druckwäsche, Druckwechseladsorption, Polymembran, Aminwäsche)
Druckanpassung

Praktikum Regenerative Energien

Wie ist Biogas zusammengesetzt?
  • Methan 50-75%
  • Kohlendioxid 25-45%
  • Wasser 2-7%
  • Schwefelwasserstoff 20-20000 ppm
  • Stickstoff < 2%
  • Sauerstoff < 2%
  • Wasserstoff < 1%

Praktikum Regenerative Energien

Welche Verlustmechanismen gibt es bei der Brennstoffzelle?

Aktivierungsüberspannung: Verlust bei geringen Stromdichten aufgrund von endlichen Aktivierungsenergien der Elektrodenreaktion
Ohmsche Verluste: mit Stromdichte zunehmender elektrischer Innenwiderstand der Zelle
Konzentrationsüberspannung: Ausbildung einer Stoffübertragnungsgrenzschicht die Zu-/Abfuhr von Reaktanden erschwert

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