Zukunft & Trends
Wasserstofftechnologien. Brennstoffzellen als Antriebstechnik.
Was ist eine Brennstoffzelle? Brennstoffzellen wandeln chemische Energie eines Brennstoffs direkt in elektrische Energie um. Dieser Vorgang wird als elektrochemische Reaktion bezeichnet. Brennstoffzellen sind folglich keine Energiespeicher, sondern Energiewandler. Brennstoffzellen verwenden Wasserstoff als Brennstoff, der mit Sauerstoff kombiniert wird, um Strom zu erzeugen. Wärme und Wasser fallen als Nebenprodukte der Stromerzeugung an. Da keine Treibhausgase und Kohlendioxid erzeugt werden, trägt der Einsatz von Brennstoffzellen als Energieträger zur notwendigen Reduzierung des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre bei.
dataTec Redaktion
Technik & Arbeitsweise
Technik und Arbeitsweise einer Brennstoffzelle.
Ähnlich wie eine Batterie erzeugt eine Brennstoffzelle als galvanische Zelle elektrische Energie direkt aus chemischer Energie (Reaktion zwischen Anode und Kathode). Dabei ist der Brennstoff nicht wie bei einer Batterie fest eingebaut. Er gelangt im Betrieb durchgehend von außen zur Anode. Gleichzeitig wird der Kathode Sauerstoff als Oxidationsmittel zugeführt.
Das Element Wasserstoff reagiert zusammen mit Sauerstoff wieder zu Wasser. Durch „Umwandlung“ gewinnt man Wasserstoff aus Erdgas oder Methanol. Wasserstoff reagiert zusammen mit Sauerstoff aus der Luft in der Brennstoffzelle. Dabei entstehen Wasser, Strom und Wärme. Fachleute sprechen daher von „kalter Verbrennung“.
In der Brennstoffzelle wird nicht nur elektrische Energie erzeugt, sondern auch Wärmeenergie.
Der Vorteil dabei ist die hohe Energieeffizienz durch die direkte Energieumwandlung, da Brennstoffzellen den Energieinhalt des eingesetzten Brennstoffs voll ausnutzen.
Brennstoffzellenantrieb & Einsatz
Funktionsweise des Brennstoffzellenantriebs.
Eine Brennstoffzelle sorgt, mit gasförmigen Wasserstoff, für den Antrieb von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen. Es reagiert mit Sauerstoff in einem chemischen Prozess.
Die im Wasserstoff gespeicherte Energie wird als Strom freigesetzt und treibt dann einen Elektromotor an. Ein Brennstoffzellenfahrzeug ist somit ein Elektrofahrzeug, das keine schädlichen Emissionen erzeugt. Beim Fahren wird nur eine geringe Menge Wasserdampf als „Abgas“ freigesetzt.
Einsatz von Brennstoffzellen / Brennstoffzellen-Stack:
Brennstoffzellen werden inzwischen bei Flurförderzeugen, Lieferfahrzeugen, Fernlastwagen und Backup-Stromversorgungssystemen sowie in der Luftfahrt eingesetzt.
Sie bestehen in der Praxis aus einer Anordnung von Stapeln (Stacks) aus mehreren Zellen, da eine Brennstoffzelle eine Ausgangsspannung von unter 2 V erzeugt.
Bei Fahrzeugen können Brennstoffzellen eine maximale Leistung von 125 kW abgeben, während die bei Backup-Stromversorgungssystemen verwendeten größten Brennstoffzellen eine Kapazität von maximal 1,5 MW haben und bei 900 V betrieben werden.
Chroma
Die Serie 63200A verfügt über eine einzigartige Sinuswellen-Lastfunktion, mit der ein Vorstrom (I_DC), eine Sinuswellenlast (I_AC) und eine Sinuswellenfrequenz eingestellt werden können. Die Sinuswellenlast muss größer oder gleich Null Ampere sein. Diese Funktion kann für D/D-Wandler, Server-Netzteile und Brennstoffzellen für DCIR-Prüfungen verwendet werden.
Die bidirektionale Konstruktion von Leistungsumwandlungsgeräten wie der Serie 62000D übt Batterieanwendungen aus, einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Spannungsumwandlung und eine hohe Leistungsdichte zu erreichen, was die Notwendigkeit von Prüfanordnungen zur Batteriesimulation (bidirektionale Netzgeräte) erzeugt.
EA Elektro-Automatik
Bei einem 100-stündigen Test eines Hochleistungs-Brennstoffzellen-Stacks wird viel Energie verbraucht. Mit ELR-Lasten kann bei einem beschleunigten Belastungstest eine erhebliche Energiemenge eingespart werden. Dank der regenerativen Energierückgewinnungsfunktion können die Lasten die Leistung aufnehmen und mit einem Wirkungsgrad von bis über 96 % wieder in das Stromnetz zurück führen. Die PSB-Stromversorgungen können ebenfalls einen Brennstoffzellen-Stack simulieren, wenn die Brennstoffzellenlast sowie die Brennstoffzelle getestet werden müssen.
Chroma 62000D-Serie
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Chroma 63200A-Serie
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