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Gemeinsam sind wir stärker: RS und Distrelec haben sich zusammengeschlossen und können Ihnen nun ein breiteres Produktsortiment sowie Schweizer Support und Fachwissen vor Ort anbieten.
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Die Nutzung von Wasserstoff-Brennstoffzellen ist ein wichtiger Bestandteil für die Bemühungen in vielen Industriezweigen, fossile Energiequellen durch nachhaltige und umweltschonende Produkte und Lösungen zu ersetzen. Wasserstoff-Brennstoffzellen gibt es mittlerweile in vielen Bereichen, ob Fahrzeuge, Züge oder Wasserstoffheizungen. Im folgenden Artikel wird ein Überblick über die technischen Grundlagen und die vielseitige Nutzung von Wasserstoff-Brennzellen in der Industrie geboten.
Wasserstoff-Brennstoffzellen erzeugen durch elektrochemische Reaktionen zwischen Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie. Dabei handelt es sich um eine saubere und effiziente Energietechnologie, mit der Strom erzeugt wird und Wasser und Wärme als Nebenprodukte entstehen, die z. B. in Wasserstoff-Heizungen genutzt werden.
Diese Brennstoffzelle wandelt dabei die kontinuierliche Zufuhr eines Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie um. Bei dieser Art der Energieerzeugung weist sie deutlich höhere Wirkungsgrade als z. B. ein herkömmliches Kraftwerk auf.
Die Wasserstoff-Brennstoffzellen werden häufig in der netzunabhängigen Stromversorgung angewendet. Dabei werden Gebäude mit Wärme und Elektrizität versorgt, aber auch netzferne Geräte wie Messstationen, Elektrogeräte beim Camping und Reisen, Warentransporte und Brennstoffzellenfahrzeuge.
Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist nichts Weiteres als ein elektrochemisches Gerät, in dem durch eine Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie erzeugt wird. Sie basiert auf dem Prinzip, die im Wasserstoffgas gespeicherte chemische Energie direkt in Strom umzuwandeln und dabei auch Wasser und Wärme zu produzieren.
Die Grundkomponenten einer solchen Wasserstoff-Brennstoffzelle sind jeweils eine Anode, eine Kathode und ein Elektrolyt. Der Anode wird Wasserstoff und der Kathode Sauerstoff aus der Luft zugeführt. Dabei entsteht die chemische Reaktion, aus der Energie hervorgeht.
Die Wasserstoff-Brennstoffzellen gelten als eine saubere und effiziente Technologie für die Stromerzeugung, da hier der Strom ohne Schadstoffe oder Treibhausgasemissionen erzeugt wird. Deshalb werden diese Zellen gerne in verschiedenen Bereichen eingesetzt, z. B. im Transportwesen (Brennstoffzellenfahrzeuge), in der stationären Stromerzeugung und bei tragbaren Elektronikgeräten.
Die Entwicklung der Technologien für die Wasserstoff-Brennstoffzellen ist ein Teil der aktuellen Bemühungen um den Übergang von fossilen zu umweltfreundlichen Energiequellen.
Das Design und die Größe dieser Einheiten variieren je nach dem Brennstoffzellentyp und deren Größe. Die Grundprinzipien sind jedoch ähnlich gelagert, und das Ziel ist stets die Optimierung von Effizienz, Haltbarkeit und Gesamtleistung.
Wasserstoff-Brennstoffzellen kommen mittlerweile in zahlreichen Technologien zum Einsatz. Hier folgen einige Beispiele:
In einem Brennstoffzellenfahrzeug (FCV - engl. fuel cell vehicle) ist die Brennstoffzelle die hauptsächliche oder einzige Energiequelle für den Antrieb des Fahrzeugs. Dabei wird der Wasserstoff-Brennstoff durch eine elektrochemische Reaktion in Elektrizität umgewandelt.
Das Fahrzeug speichert dabei komprimiertes Wasserstoffgas in einem Hochdrucktank. Dieses Gas wird in die Anode (negative Elektrode) der Brennstoffzelle eingespeist. An der Anode bilden sich Wasserstoffmoleküle und die Elektronen werden durch einen externen Stromkreis weiter zur Kathode geleitet. Dadurch entsteht elektrischer Strom, der den Elektromotor des Fahrzeugs antreibt.
Als Nebenprodukte aus der Kathodenreaktion entstehen Wasser und Wärme. Das Wasser wird häufig als Dampf oder Flüssigkeit abgegeben, während die Wärme zum Wärmemanagement des Brennstoffzellensystems beiträgt.
Einige Fahrzeuge mit Brennstoffzellen verfügen bereits über regenerative Bremsen. Bei diesen Modellen fungiert der Elektromotor beim Bremsen als Generator und wandelt die kinetische Energie wieder in Elektrizität um. Diese wird dann zur späteren Verwendung in einer Batterie gespeichert.
Wasserstoff-Brennstoffzellen in Zügen funktionieren nach den gleichen Prinzipien wie in Fahrzeugen. Auch hier wird Wasserstoff als Brennstoff genutzt, um durch elektrochemische Prozesse Strom zu generieren.
Der Zug besitzt dabei spezielle Tanks mit Wasserstoffgas für die Brennstoffzelle. Der Wasserstoff wird hier durch verschiedene Methoden hergestellt, z. B. durch Elektrolyse mit erneuerbaren Energiequellen oder durch die Reformierung von Erdgas.
Der von der Brennstoffzelle erzeugte Strom treibt dann die Zugräder über elektrische Traktionsmotoren an. Auch hier kann, wie bei den Kraftfahrzeugen, die Energie für regenerative Bremsen verwendet werden.
Züge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen gelten als umweltfreundlich, da sie keine Emissionen verursachen und im Vergleich zu den herkömmlichen Diesellokomotiven auch deutlich effizienter, zuverlässiger und kostengünstiger sind.
Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle findet sich auch in Heizgeräten und funktioniert nach den gleichen Prinzipien wie in einem Fahrzeug oder Zug. Auch hier wandelt die Brennstoffzelle Wasserstoffgas durch den elektrochemischen Prozess in Strom um. Die dabei entstehende Wärme wird dann für die Wasserstoff-Heizung eingesetzt.
Das Heizgerät ist hierbei mit einer Wasserstoffquelle ausgestattet, die aus gespeicherten Wasserstofftanks oder einer externen Quelle kommen kann. Die erzeugte Energie wird zum Antrieb eines elektrischen Heizelements genutzt und erzeugt dann Wärme, die zur Raumheizung verteilt oder für andere Anwendungen genutzt wird.
Der Einsatz einer Brennstoffzelle in einer Wasserstoffheizung erzeugt ebenfalls Strom und Wärme mit einer geringen Umweltbelastung, da die einzigen Nebenprodukte Wasser und Wärme sind. Damit stellt sie eine saubere und effiziente Energielösung für Heizzwecke dar.
Wasserstoff-Brennstoffzellen sind in der internationalen Industrie in vielfältigen Branchen und Anwendungen verbreitet und bieten saubere und effiziente Energielösungen für viele Prozesse. Zu den häufigsten Anwendungen gehören dabei:
Die Energieeffizienz von Wasserstoff-Brennstoffzellen ist ein wichtiger Faktor bei der Beurteilung ihres Faktors als saubere Energietechnologie. Der Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle wird in der Regel anhand des Verhältnisses der abgegebenen nutzbaren elektrischen Energie zum Energieinhalt des zugeführten Brennstoffs gemessen. Dabei werden folgende Effizienzen unterschieden:
Der Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellen in der Industrie belegt den angestrebten Übergang zu sauberen und nachhaltigeren Energielösungen, die die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und die Auswirkungen auf die Umwelt minimieren. Mit dem technologischen Fortschritt und der Weiterentwicklung der Infrastruktur wird erwartet, dass die industriellen Anwendungen von Wasserstoff-Brennstoffzellen deutlich zunehmen werden. Sehen Sie sich die Produkte und Lösungen an, die RS für Wasserstoff-Brennstoffzellen bereitstellt.
In diesem Video zeigen wir Ihnen wie RS moderne Systeme nutzt, um Energien effizient und sparsam zu steuern.
Die Integration erfordert Anpassungen in der Infrastruktur und eine effektive Abstimmung mit bestehenden Energiequellen. Smarte Energiesysteme und Netzwerke spielen eine Schlüsselrolle.
Verschiedene Speichertechnologien, wie Drucktanks und chemische Speicher, werden erforscht. Fortschritte in der Speichertechnologie sind entscheidend, um Wasserstoff effizient und sicher lagern zu können.
Gängige Arten sind PEM (Proton Exchange Membrane), AFC (Alkaline Fuel Cell), SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) und mehr. PEM-Brennstoffzellen sind für Unternehmen aufgrund ihrer Effizienz und Anpassungsfähigkeit oft relevant.