Wo erfolgt die Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie in der Brennstoffzelle?

Question

Wo erfolgt die Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie in der Brennstoffzelle?

Antwort

Verwandte Fragen

Wie viel kWh sind nötig, um über einen Elektrolyseur mit Methanol 1 kWh Energie zu erzeugen?

Accepted Answer

In einer Brennstoffzelle wird Wärmeenergie nicht direkt in elektrische Energie umgewandelt. Stattdessen erfolgt die Umwandlung chemischer Energie, die in den Brennstoffen (z. B. Wasserstoff und Sauerstoff) gespeichert ist, in elektrische Energie durch elektrochemische Reaktionen. Diese Reaktionen erzeugen Elektronen, die durch einen externen Stromkreis fließen und somit elektrischen Strom erzeugen. Die Wärme, die in einer Brennstoffzelle entsteht, ist ein Nebenprodukt dieser Reaktionen und kann in einigen Anwendungen zur Wärmegewinnung genutzt werden, aber die primäre Umwandlung erfolgt durch die elektrochemischen Prozesse.

Accepted Answer

Um diese Frage zu beantworten, ist es wichtig, den Gesamtwirkungsgrad der Umwandlungskette zu betrachten: 1. **Elektrolyseur**: Strom wird genutzt, um Wasserstoff herzustellen. 2. **Methanolsynthe... [mehr]

Accepted Answer

Um diese Frage zu beantworten, ist es wichtig, den Gesamtwirkungsgrad der Umwandlungskette zu betrachten: 1. **Elektrolyseur**: Strom wird genutzt, um Wasserstoff herzustellen. 2. **Methanolsynthese**: Wasserstoff und CO₂ werden zu Methanol umgesetzt. 3. **Rückverstromung**: Methanol wird wieder in Strom umgewandelt (z.B. in einer Brennstoffzelle oder einem Motor). Du fragst, wie viel elektrische Energie (kWh) du investieren musst, um am Ende aus Methanol wieder 1 kWh Strom zu gewinnen. ### Schritt 1: Elektrolyse (Strom → Wasserstoff) - Wirkungsgrad: ca. **65–75 %** (moderne PEM-Elektrolyseure) ### Schritt 2: Methanolsynthese (Wasserstoff + CO₂ → Methanol) - Wirkungsgrad: ca. **70–80 %** ### Schritt 3: Rückverstromung (Methanol → Strom) - Wirkungsgrad: - Brennstoffzelle: ca. **40–50 %** - Verbrennungsmotor: ca. **30–40 %** #### Beispielrechnung (optimistisch): 1. **Rückverstromung (Brennstoffzelle, 50 %):** Um 1 kWh Strom zu erhalten, brauchst du 2 kWh Methanol (1 kWh / 0,5). 2. **Methanolsynthese (80 %):** Um 2 kWh Methanol zu erzeugen, brauchst du 2,5 kWh Wasserstoff (2 kWh / 0,8). 3. **Elektrolyse (75 %):** Um 2,5 kWh Wasserstoff zu erzeugen, brauchst du 3,33 kWh Strom (2,5 kWh / 0,75). **Gesamtergebnis:** Du musst etwa **3,3–5 kWh** elektrische Energie investieren, um am Ende aus Methanol wieder **1 kWh Strom** zu gewinnen (je nach Wirkungsgrad der einzelnen Schritte). **Fazit:** Die Umwandlungskette ist mit erheblichen Verlusten verbunden. Der Gesamtwirkungsgrad liegt typischerweise bei **20–30 %**. Das bedeutet, du musst **3–5 kWh** Strom investieren, um über den Umweg Methanol am Ende wieder **1 kWh** Strom zu erhalten. **Quellen:** - [Fraunhofer ISE: Power-to-Liquid](https://www.ise.fraunhofer.de/de/forschungsprojekte/power-to-liquid.html) - [Agora Energiewende: Die zukünftigen Kosten strombasierter synthetischer Brennstoffe](https://www.agora-energiewende.de/veroeffentlichungen/die-zukuenftigen-kosten-strombasierter-synthetischer-brennstoffe/)