Hi,
gerade kommt auf Deutschlandfunk eine Unterhaltung über
Brennstoffzellen. Diese geht leider kaum in technische Details und
deshalb las ich mir da ein wenig nebenher durch.
Bisher tappte ich allerdings im Dunkeln, was die Funktion angeht. Ich
kenne aus dem Chemieunterricht noch den Hoffmann-Zerlegungsapparat und
dachte immer, für eine Brennstoffzelle stellt man Wasserstoff her, den
man dann verbrennt und aus dieser Wärme wieder andere Energieformen
bekommen kann (z.B. Strom oder Bewegung).
Das ist sehr viel Aufwand und mit Bastelmitteln nur schwer zu erreichen
- lohnt also nur, wenn man das unbedingt mal selber gemacht haben will
und nicht nur am Produkt interessiert ist (Strom).
Jetzt habe ich das hier gefunden:
https://de.wikihow.com/Deine-eigene-Brennstoffzelle-basteln
und das:
https://scitoys.com/scitoys/scitoys/echem/fuel_cell/fuel_cell.html
Dabei werden zwei Elektroden in ein Wasserglas gesteckt, einmal kurz
Strom drauf um die Reaktion in Gang zu setzen und dann kann man eine LED
direkt an der Zelle betreiben. Das Multimeter und Text sagen ca. 2V, die
dann recht bald wieder absinken.
Jetzt ergeben sich für mich da ein paar Fragen:
Wieviel Leistung kann ich von so einem ca. 200mL Glas Wasser erwarten?
Aus dem Text geht das nicht hervor. Rote LEDs leuchten ja teilweise
schon mit 5mW, aber 2V/20mA wären schon 40mW.
Wenn ich das richtig verstanden habe, erzeuge ich also Gasbläschen an
der Elektrode mit dem "Zündungs-Strom", die dann direkt wieder reagieren
und Strom erzeugen und nach ein paar Sekunden geht die Spannung runter,
weil das Gas verbraucht wird.
Also könnte ich Tagsüber mit Solarstrom Gas erzeugen und speichern, aber
wie kann man den Wasserstoff speichern?
Ich denke, dazu bräuchte ich dann wohl wieder einen Hoffmann-Apparat und
müsste den Wasserstoff in einen Druckbehälter pumpen. Wieder kein
Bastel-Ding, aber einen Hoffmannapparat habe ich sogar irgendwo. Fehlen
nur Elektroden und Stopfen.
Platindraht ist sehr teuer, gibt's da noch andere Materialien, die
funktionieren? Ich denke eher nicht, unedlere lösen sich schneller
auf...
Würde es zum experimentieren auch versilberter Draht tun? Sowas habe ich
noch da.
Wie lange würden die Platinelektroden halten?
Generell würde ich da gerne was basteln, aber wenn's nicht allzuteuer
wäre, würde ich auch was kaufen. Toll wäre, wenn ich letztendlich einen
Zellenverbund habe, aus dem ich 8-12 Stunden lang 10-20W herausbekomme.
Ein Radio, Beleuchtung und Tablet Nachts im Gartenhaus betreiben, so
könnte ich mir zukünftig Batterien/Akkus dort sparen. Eine 12V/100W
Solarzelle und eine 36V/250W ist schon vorhanden.
Bisher lade ich damit immer günstige, ausrangierte Autobatterien, aber
da muss ich mich auch 2-3 mal im Jahr drum kümmern. Defekte
aussortieren, "neue" besorgen, ...
Selten hält da eine länger als ein halbes Jahr, das ist halt der
Nachteil wenn man nur zum Schrottpreis Ausrangierte holt. Dafür kommt
das letztendlich auf 0-Kosten raus.
Danke für's Lesen und ich hoffe auf konstruktive Antworten :)
Walter S. schrieb:> lies doch erst Mal Wikipedia
Das habe ich, nur steht da fast nichts zur Umsetzung. Physik und Theorie
hauptsächlich.
Meine Fragen haben sich dadurch nicht beantwortet.
Um im Gegensatz zu KFZ-Brennstoffzellen ist mein Vorhaben immer
Spielzeug.
PPB schrieb:> ist mein Vorhaben immer> Spielzeug.
Spielzeug ist das schon nicht mehr
PPB schrieb:> aus dem ich 8-12 Stunden lang 10-20W herausbekomme
das ist zwar weniger als bei einem Auto aber so ungefähr 5000 mal soviel
Leistung wie bei dem verlinkten Versuch, von der der Speicherung des
Wasserstoff mal ganz abgesehen
Wenn du Äpfel nimmst, brauchst du keine Platindrähte und keine Batterie.
Google mal nach Apfelbatterie, ist genauso ein Spielzeug wie deine
"Brennstoffzelle", sogar noch effizienter.
Lothar M. schrieb:> Google mal nach Apfelbatterie, ist genauso ein Spielzeug wie deine> "Brennstoffzelle", sogar noch effizienter.
Klar, deshalb waren auch Apfelbatterien in den Apollo Kapseln und keine
Brennstoffzellen.
Und der Toyota Mirai hat einen Apfelantrieb ....
Lothar, du hättest nicht ganz so viel Äppelwoi trinken sollen bevor du
sowas hier schreibst :-)
PPB schrieb:> Also könnte ich Tagsüber mit Solarstrom Gas erzeugen und speichern, aber> wie kann man den Wasserstoff speichern?
Gar nicht, er wird in diesem billigen Experiment bloss in den
Gasbläschen gespeichert. Am Abend sind die alle ausgegast.
Man gibt auch nicht
PPB schrieb:> einmal kurz Strom drauf um die Reaktion in Gang zu setzen> und dann kann man eine LED direkt an der Zelle betreiben
sondern man lädt quasi das Becherglas mit Wasserstoff und
Sauerstoffbläschen in verschiedenen Rauzmregionen wie einen Akku und
entlädt ihn danach (sofort) wieder. Er wird nichts 'in Gang gesetzt'
(und läuft dann selber weiter) sondern er wird aufgeladen und entladen.
Sobald ein Gasbläschehn aufsteigt und blubbert, ist es WEG (quasi
Selbstentladung des Akkus).
Diese PEM Brennstoffzelle basiert auf demselben prinzip, spaltet aber
wenigstens, braucht aber eine Membran
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/198061-in-01-en-BRENNSTOFFZELLEN_POWER_SET_FCJJ_16.pdf
Michael B. schrieb:>sondern man lädt quasi das Becherglas mit Wasserstoff und>Sauerstoffbläschen in verschiedenen Rauzmregionen wie einen Akku und>entlädt ihn danach (sofort) wieder. Er wird nichts 'in Gang gesetzt'>(und läuft dann selber weiter) sondern er wird aufgeladen und entladen.
Das hab ich doch genau so geschrieben:
>Dabei werden zwei Elektroden in ein Wasserglas gesteckt, einmal kurz>Strom drauf um die Reaktion in Gang zu setzen und dann kann man eine LED>direkt an der Zelle betreiben. Das Multimeter und Text sagen ca. 2V, die>dann recht bald wieder absinken.>...>Wenn ich das richtig verstanden habe, erzeuge ich also Gasbläschen an>der Elektrode mit dem "Zündungs-Strom", die dann direkt wieder reagieren>und Strom erzeugen und nach ein paar Sekunden geht die Spannung runter,>weil das Gas verbraucht wird.>Also könnte ich Tagsüber mit Solarstrom Gas erzeugen und speichern, aber>wie kann man den Wasserstoff speichern?Michael B. schrieb:> Gar nicht, er wird in diesem billigen Experiment bloss in den> Gasbläschen gespeichert. Am Abend sind die alle ausgegast.
Das ist mir doch klar, deshalb frage ich ja, wie man den Wasserstoff
speichern kann. Einfach ein Zelt mit vollmachen scheint sehr
unpraktisch. Einen Druckbehälter damit füllen schon eher, nur wie?!
Mit einem Hoffmann-Apparat ist es ja nicht schwer den reinen Wasserstoff
abzugreifen.
Die Zelle, die du gepostest hast, ist ja im Prinzip sowas wie ein
Hoffmann-Apparat und so einen habe ich schon.
Harald W. schrieb:> Hier gibts auch noch eine nette Beschreibung:> http://www.elexs.de/bradio1.pdf
Das Brennstofzellenradio ist sehr interessant, da
es die Zerlegung des Wassers und die Verwendung der Gase getrennt
vornimmt und nicht wie im ersten Versuch alles in einem Becher. Das geht
auf jeden Fall in die Richtung, was ich mir vorstelle.
Da muss "nur" ein Puffer für den Wasserstoff zwischen, Druckbehälter?
Aber wie?
Die ganzen Experimentierkästen sind sicher toll um erstmal eine
Mini-Zelle zu haben, aber für das Geld kann ich mir genauso einmal im
Jahr eine neue Autobatterie kaufen...
Also das Spalten des Wassers ist das kleinste Problem, dafür habe ich
bis auf zwei Elektroden für den Hoffmann-Apparat alles da.
Das Erzeugen von Strom aus dem Gas lässt sich, wie mir scheint, auch mit
Bastel-Mitteln machen.
Nur das Speichern des Wasserstoffs bereitet mir Kopfzerbrechen...
Wenn du tagsüber Solarenergie erzeugen willst, die du dann nachts wieder
verwenden kannst, wieso lädst du dann nicht einfach deine Batterie mit
der Solarzelle?
Oder glaubst du, dass der Wirkungsgrad einer selbstgebastelten
Brennstoffzelle besser ist?
PPB schrieb:> Nur das Speichern des Wasserstoffs bereitet mir Kopfzerbrechen...
Nun, dafür brauchst Du einen Kompressor. Ein für Wasserstoff geeigneter
dürfte aber nicht ganz billig sein.
Schlumpf schrieb:> Wenn du tagsüber Solarenergie erzeugen willst, die du dann nachts wieder> verwenden kannst, wieso lädst du dann nicht einfach deine Batterie mit> der Solarzelle?> Oder glaubst du, dass der Wirkungsgrad einer selbstgebastelten> Brennstoffzelle besser ist?
Mach ich doch schon, die Idee ist aber, mir die Batterien sparen zu
können. Der Wirkungsgrad wird nicht so hoch sein, aber dafür brauch ich
mich nicht mehr mit Schrottbatterien herumärgern oder Geld für Gute
ausgeben.
Da reicht dann ein 12V/4Ah Akku um zur Not mal Licht zu haben. Da kann
ich auch nen Schrauberakku oder eine Mopedbatterie nehmen - beides
vorhanden.
Jetzt läuft es so, dass ich gebrauchte Autobatterien zum dann aktuellen
Schrottpreis in einer Werkstatt bekomme. Dort kann ich mit dem
Multimeter und einer Scheinwerferbirne rangehen und sehe so grob, welche
schon ganz Matsch sind und welche noch nicht tiefentladen sind.
Im Winter bin ich nicht so oft dort, da reichen mir dann 2-3 von diesen
Batterien, aber vom Frühjahr bis Herbst brauche ich jedes Jahr 6-8
davon.
Da ich die Batterien danach dann zum Schrott bringe und das Geld wieder
rausbekomme, geht das auf ungefähr 0 auf.
Ist allerdings viel Arbeit, sich ständig darum zu kümmern und wenn eine
nen Zellenschluss hat, zwei oder drei parallel am Regler hängen, dann
sind meistens alle 2/3 tot, wenn man das nicht gleich bemerkt.
Die andere Möglichkeit ist, eine ordentliche Batterie für 70-100€ zu
kaufen, die hält aber auch nicht länger als zwei Jahre. Im zweiten
Winter gibt die auf.
Ich mache das mit den Schrott-Batterien schon gut 10 Jahre, langsam geht
mir das echt auf dem Zeiger...
Harald W. schrieb:> Nun, dafür brauchst Du einen Kompressor. Ein für Wasserstoff geeigneter> dürfte aber nicht ganz billig sein.
Hmm ja, da tut sich noch ein Problem in Gedanken auf. Wenn die Sonne
grad von einer Wolke abgedeckt wird und nur wenig Wasserstoff produziert
wird, aber der Kompressor noch nicht läuft, staut sich das und muss
abgelassen werden.
Ich habe zwar mit meinen max. 350W Zellen genug Power über für einen
Kompressor, aber nur wenn die Sonne vollgas scheint. Im Winter
tagsüber habe ich oft nur ~12V/0.2A-0.5A von der 100W Zelle.
Am Regler der 250W Zelle ist leider keine Anzeige, aber ich denke, das
geht auch so weit runter.
Ja, und dann der Preis. Normale Kompressoren, für Luft, kosten schon so
viel wie eine neue Autobatterie.
Bin ich also wieder an dem Punkt Batterie-System behalten.
PPB schrieb:>> Oder glaubst du, dass der Wirkungsgrad einer selbstgebastelten>> Brennstoffzelle besser ist?>> Mach ich doch schon, die Idee ist aber, mir die Batterien sparen zu> können. Der Wirkungsgrad wird nicht so hoch sein, aber dafür brauch ich> mich nicht mehr mit Schrottbatterien herumärgern oder Geld für Gute> ausgeben.
Naja, ein solches, noch nicht ausgereiftes System und das Wort "sparen"
passen irgendwie nicht zusammen. Da passt eher: "Wir müssen sparen,
koste es was es wolle."
PPB schrieb:> Die Zelle, die du gepostest hast, ist ja im Prinzip sowas wie ein> Hoffmann-Apparat und so einen habe ich schon
Nein, nicht wirklich, sie ist eine Brennstoffzelle die auch als ihr
eigener Hoffmannapparat laufen kann.
Also genau das Ding was du suchst: Es kann den gespaltenen
Wasserstoff/Sauerstoff von tag bis Nacht aufbewahren, und dann wieder in
Strom verwandeln.
Die Leistung ist natürlich nicht mal 1/1000 deiner Wunschvorstellung
PPB schrieb:> aus dem ich 8-12 Stunden lang 10-20W herausbekomme
240 Wattstunden.
Udo S. schrieb:> Klar, deshalb waren auch Apfelbatterien in den Apollo Kapseln und keine> Brennstoffzellen.>> Und der Toyota Mirai hat einen Apfelantrieb ....
Willst du allen Ernstes behaupten, eine Wasserstoffzelle zum Antrieb der
Apollo-Kapsel und des Mirai würden auf diese primitive Weise
funktionieren?
Dieses vom TO beschriebene Szenario eignet sich allenfalls dazu Schülern
der unteren Klassen einer Grundschule ganz entfernt eine
Wasserstoffzelle zuz erklären.
Für praktischen Anwendungen ist dieses Modell Lichtjahre entfernt.
Harald W. schrieb:> Naja, ein solches, noch nicht ausgereiftes System und das Wort "sparen"> passen irgendwie nicht zusammen. Da passt eher: "Wir müssen sparen,> koste es was es wolle."
Müssen nicht, ich versuche nur eine Idee, die im Grunde nicht schlecht
ist zu verfolgen. Aber das Ganze scheint wirklich sehr unrentabel, weil:
Michael B. schrieb:> Die Leistung ist natürlich nicht mal 1/1000 deiner WunschvorstellungMichael B. schrieb:> PPB schrieb:>> aus dem ich 8-12 Stunden lang 10-20W herausbekomme>> 240 Wattstunden.
Ja das ist auch schon mein unterstes Limit.
Mit halbwegs guten Batterien sitze ich da den ganzen Sommer über jeden
Abend und die halbe Nacht mit Laptop, der zwischen 30W und 50W braucht,
Festbeleuchtung ca. 10W und dann noch ein kleines Radio, was sicher auch
nochmal 2-3W braucht.
Wenn ich matschige Batterien habe, ist nur ein Teil des Lichts an und
ich nehme mein Tablet statt den Laptop. Aber unter 10W komme ich damit
auf keinen Fall.
Tablet 5V/1A = 5W+Verlust durch Wirkungsgrad
Licht minimal 1-2W
Radio 2-3W
Da bin ich schnell mal über die 10W raus.
Würde ich nun die Batterien mit einer einmaligen Anschaffung von
Material für Brennstoffzellen ersetzen können, hätte ich kein Problem
damit, mich auf die 10-20W zu beschränken.
Aber naja, scheint ja wohl nichts draus zu werden.
Wenn ich mir Methanol-Brennstoffzellen so ansehe, 12V/3A-Zellen gehen
bei rund 2k€ los, da hat sich in den letzten Jahren am Preis nichts
getan.
Ich habe die Hoffnung, irgendwann fix+fertige "Wasserstoffakkus"
bekommen zu können für wenig Geld, aber bis dahin bin ich wohl in
Rente...
Vielleicht kaufst du einfach einen zyklenfesten Blei-Gel-Akku.
Der ist, im Gegensatz zu einer Autobatterie, auch dafür ausgelegt,
regelmäßig leer geschlürft zu werden.
Die Idee mit der Brennstoffzelle ist wirklich völlig an den Haaren
herbei gezogen.
Ne kleine Brennstoffzelle, die ein paar Watt abgibt und ganz simpel
Ethanol frisst, kostet bereits mehrere tausend Euro.
Da kannst dir bis ans Lebensende neue Batterien mit dem Taxi in den
Garten karren lassen.
Wie gesagt, kauf dir mal nen Blei-Gel-Akku.
Vielleicht findest da sogar auf dem Schrott einen aus nem E-Rolli oder
so
Schlumpf schrieb:> Wie gesagt, kauf dir mal nen Blei-Gel-Akku.> Vielleicht findest da sogar auf dem Schrott einen aus nem E-Rolli oder> so
Da wo ich raussuchen kann, gibt's nur Autobatterien und beim Entsorger,
wo ich die ganz Platten wieder versetze, darf man nicht raussuchen und
"abkaufen", schon mehrfach gefragt. Das ist schon ein running-gag, ich
frage jedes mal "... und mitnehmen darf ich immer noch keine?".
Bisher war halt der Vorteil, warum ich mir das mit den Schrott-Batterien
angetan habe, dass ich das mehr oder weniger kostenlos bekomme.
Die Solar-Zellen habe ich für fast lau bekommen (1x Ebay gebraucht, 1x
Sturmschaden Austausch - aber noch vollkommen heile).
Schlumpf schrieb:> Die Idee mit der Brennstoffzelle ist wirklich völlig an den Haaren> herbei gezogen.
So würde ich das jetzt nicht einordnen. Die Umsetzung und das
Kosten/Nutzen Verhältnis sprechen dagegen, aber die Idee an sich ist
nicht schlecht, würde es denn so einfach gehen.
Früher oder später werd ich mir dann wohl zyklenfeste Akkus kaufen.
Ich habe gerade vor ein paar Tagen wieder für 10€ 2x 60Ah geholt (hatten
die mal). Sobald die runter sind, denke ich wirds ein oder zwei
ordentliche Akkus geben.
Ich habe vor 10 oder 11 Jahren das letzte Mal eine Autobatterie dafür
gekauft, seitdem läuft das wie vorhin beschrieben. Und als ich das heute
mit den Brennstoffzellen gehört habe, schoss mir sofort in Kopf, dass
ich auf die Schrott-Batterien schon lange keine Lust mehr habe.
Harald W. schrieb:> Vielleicht im nächsten Jahrhundert?
Wahrscheinlich sogar nie.
Ich vermute eher, dass sich die Wasserstoffbetriebene Brennstoffzelle
nie durchsetzen wird.
Zu kompliziert im gesamten Prozess, was Gewinnung, Verdichtung,
Lagerung, Transport des Wasserstoff betrifft.
Ich denke eher, dass sich da noch ganz andere Technologien bei den Akkus
auftun werden.
Aber lassen wir uns überraschen
PPB schrieb:> So würde ich das jetzt nicht einordnen. Die Umsetzung und das> Kosten/Nutzen Verhältnis sprechen dagegen, aber die Idee an sich ist> nicht schlecht, würde es denn so einfach gehen.
Na ja, Und genau deswegen ist es an den Haaren herbei gezogen.
Teurer und komplizierter kann man Energie kaum in einen Speicher packen.
Technologisch prinzipiell möglich, aber in der Gartenhütte nicht
umsetzbar.