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Hydrazin Brennstoffzelle Eine setzt wie alle Brennstoffzellen chemische Energie in elektrische Energie um Dazu nutzt sie

Hydrazin-Brennstoffzelle

Eine Hydrazin-Brennstoffzelle setzt – wie alle Brennstoffzellen – chemische Energie in elektrische Energie um. Dazu nutzt sie Hydrazin als Energielieferanten („Brennstoff“) und bei der Hydrazin-Sauerstoff-Brennstoffzelle Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel. Auch eine Hydrazin-Wasserstoffperoxid-Brennstoffzelle wurde entwickelt. Hydrazin-Brennstoffzellen sind vor allem historisch interessant und für eventuelle militärische Anwendungen geeignet. Die hohe Giftigkeit des Hydrazins, das auch als karzinogen gilt, verhindert eine breite Anwendung.

Die reversible Zellspannung einer Hydrazin-Sauerstoff-Brennstoffzelle beträgt etwa 1,6 V und ist damit höher als die vieler anderer Brennstoffzellen. Außerdem sind die möglichen Stromdichten außerordentlich hoch.

Historisches Bearbeiten

Die von Karl Kordesch in den 1950er Jahren entwickelte Puch MS 25 mit einer Hydrazin-Luft-Brennstoffzelle.

1966 fuhr Karl Kordesch ein mit Hydrazin und Hydrazin-Brennstoffzelle betriebenes Motorrad. Er fuhr damit über 480 km (300 Meilen) mit einer Geschwindigkeit von ca. 40 km/h (ca. 25 Meilen pro Stunde) und gab den Verbrauch mit ca. 3,8 l (1 gal) Hydrazin für ca. 320 km (200 Meilen) an. 1967 veröffentlichte Kordesch eine Beschreibung der Hydrazin-Luft-Brennstoffzelle und des bei der Union Carbide Corporation entwickelten 300-W-Aggregats. Auch Varta und Siemens arbeiteten eine Zeit lang an Hydrazin-Brennstoffzellen. 2012 stellte Daihatsu ein Konzeptfahrzeug vor, das mit Hydrazinhydrat betankt wurde. Ein speziell dafür konstruierter Tank band das Hydrazin in einem Polymer.

Reaktionsgleichungen Bearbeiten

Für die Reaktion in alkalischen Lösungen – die Brennstoffzelle ist dann eine alkalische Brennstoffzelle – gelten die Reaktionsgleichungen:

Für die reversible Zellspannung werden Werte zwischen 1,56 V bzw. 1,57 V und 1,61 V angegeben. Es ist auch möglich, Hydrazin-Brennstoffzellen mit sauren Elektrolyten zu betreiben, wofür aber ein besonders korrosionsstabiler Katalysator, gewöhnlich Platin, verwendet werden muss. In alkalischen Elektrolyten können alternativ auch Edelmetalle wie Silber oder Palladium als Katalysatoren dienen.

Für die Hydrazin-Wasserstoffperoxid-Brennstoffzelle lautet die Reaktionsgleichung:

  • Gesamtreaktion:

Die reversible Zellspannung für diese Reaktion beträgt 2,13 V. In der Praxis liegt die Ruhespannung bei knapp 1,8 V, während im Betrieb in 2 M N2H4 bzw. 2 M H2O2 bei einer Stromdichte von 128 mA pro cm2 eine Zellspannung von ca. 0,96 V erreicht wurde.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Neil V. Rees, Richard G. Compton: Carbon-free energy: a review of ammonia- and hydrazine-based electrochemical fuel cells. In: The Royal Society of Chemistry (Hrsg.): Energy & Environmental Science. Band 4, Nr. 4, 2011, ISSN 1754-5692, S. 1255–1260, doi:10.1039/c0ee00809e (rsc.org).
  2. ↑ Noriko Hikosaka Behling: History of Alkaline Fuel Cells. In: Fuel Cells. Elsevier, 2013, ISBN 978-0-444-56325-5, S. 37–51, doi:10.1016/b978-0-444-56325-5.00003-x (elsevier.com).
  3. ↑ G. E. Evans, Karl V. Kordesch: Hydrazine-Air Fuel Cells. Hydrazine-air fuel cells emerge from the laboratory. In: Science. Band 158, Nr. 3805, 1. Dezember 1967, ISSN 0036-8075, S. 1148–1152, doi:10.1126/science.158.3805.1148 (sciencemag.org).
  4. Vincent Rice: Daihatsu Kei concepts bet on hydrazine as future fuel. In: Automotive. New Atlas/Gizmag Ltd., 2. April 2012, abgerufen am 21. Juni 2019 (englisch).
  5. Aaron Turpen: Daihatsu experimenting with hydrazine as a fuel cell possibility. In: Torque News. Hareyan Publishing, LLC, 14. Februar 2012, abgerufen am 21. Juni 2019 (englisch).
  6. ↑ Alexey Serov, Chan Kwak: Direct hydrazine fuel cells: A review. In: Applied Catalysis B: Environmental. Band 98, Nr. 1-2. Elsevier, Juli 2010, ISSN 0926-3373, S. 1–9, doi:10.1016/j.apcatb.2010.05.005 (elsevier.com).
  7. M. Abdolmaleki, I. Ahadzadeh, H. Goudarziafshar: Direct hydrazine-hydrogen peroxide fuel cell using carbon supported Co@Au core-shell nanocatalyst. In: International Journal of Hydrogen Energy. Band 42, Nr. 23, Juni 2017, S. 15623–15631, doi:10.1016/j.ijhydene.2017.05.059 (elsevier.com).
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Eine Hydrazin Brennstoffzelle setzt wie alle Brennstoffzellen chemische Energie in elektrische Energie um Dazu nutzt sie Hydrazin als Energielieferanten Brennstoff und bei der Hydrazin Sauerstoff Brennstoffzelle Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel Auch eine Hydrazin Wasserstoffperoxid Brennstoffzelle wurde entwickelt Hydrazin Brennstoffzellen sind vor allem historisch interessant und fur eventuelle militarische Anwendungen geeignet Die hohe Giftigkeit des Hydrazins das auch als karzinogen gilt verhindert eine breite Anwendung Die reversible Zellspannung einer Hydrazin Sauerstoff Brennstoffzelle betragt etwa 1 6 V und ist damit hoher als die vieler anderer Brennstoffzellen Ausserdem sind die moglichen Stromdichten ausserordentlich hoch 1 Historisches Bearbeiten nbsp Die von Karl Kordesch in den 1950er Jahren entwickelte Puch MS 25 mit einer Hydrazin Luft Brennstoffzelle 1966 fuhr Karl Kordesch ein mit Hydrazin und Hydrazin Brennstoffzelle betriebenes Motorrad 2 Er fuhr damit uber 480 km 300 Meilen mit einer Geschwindigkeit von ca 40 km h ca 25 Meilen pro Stunde und gab den Verbrauch mit ca 3 8 l 1 gal Hydrazin fur ca 320 km 200 Meilen an 2 1967 veroffentlichte Kordesch eine Beschreibung der Hydrazin Luft Brennstoffzelle und des bei der Union Carbide Corporation entwickelten 300 W Aggregats 3 Auch Varta und Siemens arbeiteten eine Zeit lang an Hydrazin Brennstoffzellen 2 2012 stellte Daihatsu ein Konzeptfahrzeug vor das mit Hydrazinhydrat betankt wurde 4 5 Ein speziell dafur konstruierter Tank band das Hydrazin in einem Polymer 2 Reaktionsgleichungen BearbeitenFur die Reaktion in alkalischen Losungen die Brennstoffzelle ist dann eine alkalische Brennstoffzelle gelten die Reaktionsgleichungen 1 Anode Minuspol N 2 H 4 4 OH N 2 4 H 2 O 4 e displaystyle ce N2H4 4 OH gt N2 4 H2O 4e nbsp Kathode Pluspol O 2 2 H 2 O 4 e 4 OH displaystyle ce O2 2 H2O 4 e gt 4 OH nbsp Gesamtreaktion N 2 H 4 O 2 N 2 2 H 2 O displaystyle ce N2H4 O2 gt N2 2 H2O nbsp Fur die reversible Zellspannung werden Werte zwischen 1 56 V 6 bzw 1 57 V 3 und 1 61 V 1 angegeben Es ist auch moglich Hydrazin Brennstoffzellen mit sauren Elektrolyten zu betreiben wofur aber ein besonders korrosionsstabiler Katalysator gewohnlich Platin verwendet werden muss 6 In alkalischen Elektrolyten konnen alternativ auch Edelmetalle wie Silber oder Palladium als Katalysatoren dienen 6 Fur die Hydrazin Wasserstoffperoxid Brennstoffzelle lautet die Reaktionsgleichung 1 Gesamtreaktion N 2 H 4 2 H 2 O 2 N 2 4 H 2 O displaystyle ce N2H4 2 H2O2 gt N2 4 H2O nbsp Die reversible Zellspannung fur diese Reaktion betragt 2 13 V 1 In der Praxis liegt die Ruhespannung bei knapp 1 8 V wahrend im Betrieb in 2 M N2H4 bzw 2 M H2O2 bei einer Stromdichte von 128 mA pro cm2 eine Zellspannung von ca 0 96 V erreicht wurde 7 Einzelnachweise Bearbeiten a b c d e Neil V Rees Richard G Compton Carbon free energy a review of ammonia and hydrazine based electrochemical fuel cells In The Royal Society of Chemistry Hrsg Energy amp Environmental Science Band 4 Nr 4 2011 ISSN 1754 5692 S 1255 1260 doi 10 1039 c0ee00809e rsc org a b c d Noriko Hikosaka Behling History of Alkaline Fuel Cells In Fuel Cells Elsevier 2013 ISBN 978 0 444 56325 5 S 37 51 doi 10 1016 b978 0 444 56325 5 00003 x elsevier com a b G E Evans Karl V Kordesch Hydrazine Air Fuel Cells Hydrazine air fuel cells emerge from the laboratory In Science Band 158 Nr 3805 1 Dezember 1967 ISSN 0036 8075 S 1148 1152 doi 10 1126 science 158 3805 1148 sciencemag org Vincent Rice Daihatsu Kei concepts bet on hydrazine as future fuel In Automotive New Atlas Gizmag Ltd 2 April 2012 abgerufen am 21 Juni 2019 englisch Aaron Turpen Daihatsu experimenting with hydrazine as a fuel cell possibility In Torque News Hareyan Publishing LLC 14 Februar 2012 abgerufen am 21 Juni 2019 englisch a b c Alexey Serov Chan Kwak Direct hydrazine fuel cells A review In Applied Catalysis B Environmental Band 98 Nr 1 2 Elsevier Juli 2010 ISSN 0926 3373 S 1 9 doi 10 1016 j apcatb 2010 05 005 elsevier com M Abdolmaleki I Ahadzadeh H Goudarziafshar Direct hydrazine hydrogen peroxide fuel cell using carbon supported Co Au core shell nanocatalyst In International Journal of Hydrogen Energy Band 42 Nr 23 Juni 2017 S 15623 15631 doi 10 1016 j ijhydene 2017 05 059 elsevier com Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Hydrazin Brennstoffzelle amp oldid 222931218