Historie Dr. Ing. Georg Otto Erb und die Brennstoffzelle

Dieses Thema im Forum "Museum, Firmen, Historie" wurde erstellt von Pyromartin, 18. September 2021.

Schlagworte:
  1. Gerade lese ich in den Nachrichten das Toyota eine Menge neuer Wasserstoffautos verkauft hat. Mit der Technologie habe ich mich nie befasst. Durch Zufall bin ich auf das angeheftete Patent, von 1977 gestossen, als ich nach dem Namen suchte. Georg Otto Erb scheint ein in D vergessenes Genie zu sein, denn er hat auch die Zukunft der Zündtechnik maßgeblich beeinflusst. Meine Frage an diejenigen die sich mit Wasserstoffantrieben ein wenig auskennen: Beruht diese Brennstoffzellentechnik auf Erb's nachstehendem Patent ?
     

    Anhänge:

  2. Mein Chemielehrer hat in den 90er Jahren schon immer darauf geschwört, das sich die Brennstoffzelle bei Autos durchsetzen wird. Er hat uns damals viele Experimente gezeigt, was der Vorteil der Brennstoffzelle ist, wobei man das "Abfallprodukt" was hinten aus'm Auspuff rauskommt sogar bedenkenlos trinken kann, hierbei konnten immer einige freiwillige Mitschüler nach seinen Experimenten das Wasser probieren.

    Ich hoffe immer noch auf seine Thesen, damit könnte sogar das gesamte Tankstellennetz bestehen bleiben.

    Sorry @Pyromartin , aber zu deiner Frage mit dem Patent kann ich leider nichts beitragen.
     
  3. Haben wir denn hier im Forum keine Technikstudenten mehr die sich mit modernen Technologien beschäftigen ? Für junge Leute sollte doch derartiges heutzutage zum Grundwissen gehören. Ich habe mich leider auf die Pyrotechnik beschränkt und manches andere außer Acht gelassen. Da fahren Autos damit durch unsere Sraßen und keiner hier weiss ob der Antrieb auf dem Erb Patent beruht. Über eine schlaue Antwort würde ich mich freuen.
     
  4. #4 FFpetarde, 20. September 2021
    Zuletzt bearbeitet: 20. September 2021
  5. Hallo,
    das Erb Patent ist ja über eine Wasserstoff-Luft(Sauerstoff) Batterie. Über Dr.Erb ist fast nichts im WWW zu finden, wie ich selbst feststellen mußte, obwohl er die moderne Zündtechnik so maßgeblich beeinflusst hat. Aber, hier muß doch jemand wissen ob die heutigen Wasserstoff-Antriebe für Autos auf obigem Erb-Patent beruhen.
     
  6. Habe ich etwas verpasst oder wo ist mein Denkfehler?
    Man tankt doch dann Wasserstoffgas unter Druck und kein Wasser. Wie kann eine gewöhnliche Tankstelle da helfen?

    Zum Patent bzw dem Namen kann ich leider auch nichts sagen.
     
  7. Die vorhandenen Tankstellen müssten "lediglich" darauf umgerüstet werden, somit wäre das gewohnte schnelle auftanken und weiterfahren gegeben, im Gegensatz zu Elektro, wo man das ganze über mehrere Stunden aufladen muss.

    Solche Wasserstofftankstellen gibt es auch bereits.
    Wasserstofftankstelle – Wikipedia
     
  8. Ja, ist halt eine völlig andere Tanktechnik und gleicht einem Neubau. Wir haben hier ums Eck eine der Ersten gehabt und ich sehe das Ding bei jedem Tankstellenbesuch. Auch was für ein TamTam dort läuft wenn mal ein Pressefahrzeug betankt werden soll.
    Mehrere Std aufladen ist quatsch, 100km in 10min sind schon jetzt garkein Problem mehr.
    Wasserstoff ist für mich eine ganz kurze Sackgasse für ein paar Jährchen wo die Leute 500Km in 5min nachtanken müssen und die Akkutechnik noch etwas Entwicklung braucht. Im Güterverkehr könnte ich mir auch noch länger eine Notwendigkeit vorstellen.
    Wasserstoff ist toll für den Übergang um Windkrafträder usw nicht abschalten zu müssen bis unser Stromnetz dafür ausgerichtet ist.
    Bis dahin könnte man den verlorenen Strom besser im 2:1 Verhältnis in Wasserstoff speichern anstatt direkt aus einem Akku zu verfahren.
    Macht durch die Kosten aber auch nur bei Riesen Solar- oder Windparks sinn.
    Strom in Speicherzellen bringt den weiteren Vorteil es ohne Tanklaster von A nach B zu bekommen.

    Und nun bin ich auch ganz schnell wieder raus bevor die Dauerschleife startet. :lol:
     
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  9. Bei dem Erb Patent wird ja Wasserstoff mit Luftsauerstoff in einer Brennstoffzelle reagiert um damit eine Batterie aufzuladen. Funktionieren die Wasserstoffautos heutzutage mit dieser Technologie ?
     
  10. So jedenfalls mein Verständnis. Deswegen dröppelt aus den H2-Fahrzeugen auch Wasser aus dem "Auspuff".
    Unterschied ist nur das man mittlerweile so weit ist eine ausreichende Dauerleistung im KFZ direkt aus der Brennstoffzelle ziehen zu können bzw nur noch sehr kleine Pufferakkus eingesetzt werden. Hyundai ist da ganz gut bei.
    Wasserstoff ist im Power-to-Gas ein großes Thema. Am Ende bleibt es für mich aber nur ein recht verlustbehafteter Zwischenspeicher für Sondernutzung. Man erschafft etwas mit viel Strom um es dann wieder verlustbehaftet zu verstromen. :bleye:
    Durch die große Verfügbarkeit bestimmt mal interessant für die Raumfahrt, beim Auto sehe ich es aber nur als Notlösung.

    Mir wollen die Schlagworte 350-700bar und Wasserstoff auch nicht ganz sicher erscheinen.
    Worst-Case bei Lithium-Akkus ist schon blöd, aber Wasserstoff und Drucktank..? Ich weiß nicht ob man sowas auf den Straßen braucht.
     
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  11. Das man das Wasser bedenkenlos trinken kann zweifel ich stark an. Da in dem Wasser Salze und andere Mineralien fehlen. Dies entspricht dann ehr Desziliertem Wasser, was man in kleinen Mengen trinken kann aber auch hier macht die Masse es aus.

    Außerdem bringt die Brennstoffzelle auch einige Nachteile mit sich, die sich aktuell nicht lösen können. Wasserstoff ist super flüchtig und kann auf Grund seiner Größe durch alle Materialien fluktuieren. Das heisst du stellst dein Auto ab, kommst am nächsten Tag wieder, zack halber Tank leer.
     
  12. Sorry diffundiert wäre der richtige Begriff
     
    • Wasserstoff hat im Vergleich zu vielen Kohlenwasserstoffen eine niedrige Verbrennungsenthalpie und damit eine niedrige volumenbezogene Energiedichte (ca. 1/3 von Erdgas). Das erfordert zum Speichern äquivalenter Energiemengen einen dreimal so großen Tank oder einen dreimal so hohen Druck wie für Erdgas. Auf Grund der geringen molaren Masse ergibt sich jedoch eine vergleichsweise hohe massenbezogene Energiedichte (z. B. mehr als die doppelte massenbezogene Energiedichte von Erdgas).
    • Durch seine geringe Molekülgröße diffundiertWasserstoff relativ gut durch eine Vielzahl von Materialien, sodass viele Materialien für die Tankhülle ungeeignet sind. Durch hohe Temperaturen und hohen Innendruck wird der Diffusionsprozess verstärkt. Durch Wasserstoffversprödung werden metallische Tankhüllen zusätzlich belastet. Bei Hüllen aus Kunststoff tritt dieser Effekt nicht auf.
    • Bei der kryogenen Wasserstoffverflüssigung kommt es durch unvermeidbare thermische Isolationsverluste zum Verdampfen/Ausgasen. Damit der Druck in den Behältern nicht zu hoch steigt, wird das Wasserstoffgas mittels eines Überdruckventils abgelassen. Kann dieses entstehende Wasserstoffgas nicht genutzt werden, entstehen erhebliche Verluste. Beispielsweise leert sich der halbvolle Flüssigwasserstofftank des BMW Hydrogen7 bei Nichtbenutzung in 9 Tagen.[1]
    • Nicht nur zur Herstellung von Wasserstoff, sondern auch zur Speicherung werden große Energiemengen benötigt (Kompression ca. 12 %, Verflüssigung ca. 20 %). Daher ist die Wasserstoffspeicherung trotz vieler Vorteile derzeit (2012) oftmals unwirtschaftlich.
     
  13. Das genannte Patent beschreibt von der Technik her ein klassisches Brennstoffzellenfahrzeug, wobei die Brennstoffzelle mit Wasserstoff aus dem Tank und Sauerstoff aus der angesaugten Umgebungsluft betrieben wird. Solche Fahrzeuge sehen aus und fahren sich genau wie ein Elektroauto.

    Was ebenfalls noch existiert sind Autos mit Wasserstoffverbrennungsmotor, die sehr stark den klassischen Benzin-/Diesel-Autos ähneln. Klingt erstmal toll, die Fahrleistungen sind aber meistens ziemlich schlecht. Das bekannteste Auto dürfte da der BMW Hydrogen 7 sein, mit knapp 200 Kilometern Reichweite.
     
  14. Ist ja auch klar. Wasserstoff hat keine hohe Energiedichte. Woher soll die auch kommen, als erster im Periodensystem.
     
  15. #16 Saul.Goodman, 21. September 2021
    Zuletzt bearbeitet: 21. September 2021
    Bei einer Tankgröße von 8kg.
    Ein Brennstoffzellenauto benötigt ca 1kg auf 100km. Da hat der genannte Herr auf jeden Fall alles richtig gemacht. :D

    Und das Thema mal weitergekaut...
    Für ein Kilo Wasserstoff benötigt man 9 Liter Wasser und ~50kWh.
    Dazu käme noch Transport, aufwändige Elektrolyse und Tanktechnik usw.
    Output mit 1 Kilo Wasserstoff sind 33kWh.

    Ein BEV braucht etwa 20kWh auf 100km, mit Ladeverlusten vllt 22.
    Den guten reichen bereits knapp über 16kWh.
    Von Erzeugung bis in den Tank braucht es ein Kabel.

    Tankstelle ist auch so ein Gewohnheitsteufelchen.
    95% der Leute sehen nur den reinen Tankvorgang. Ein ordentlicher Batzen Zeit wird aber auch noch durch das Bezahlsystem geschluckt.
    Bis man im Shop war und sein Auto wieder weggefahren hat und wirklich der nächste Tanken kann vergeht richtig Zeit.
    Leute welche die Tankzeit für Klogang etc nutzen sind Ausnahmen bei Vielfahrern, eigentlich sehe ich die Leute immer nur dem Zapfhahn die Hand halten.
    Keine drölf Säulen + 5 Gase. Einfach platzsparend wie auf einem Parkplatz/Rastplatz jeder am Stecker. Nach Bedarf in den Shop WÄREND der Tankzeit oder einfach direkt weiterfahren. Für mich stellt sich eigentlich nur noch die Frage Ladesäule überdacht oder nicht überdacht. :lol:

    Ich nutze seit einiger Zeit eine App zum bezahlen an der Tanke. Wäre ich ohne Covid aber wohl auch nicht drauf gekommen und hatte auch schon ein paar Aussetzer wo ich dennoch rein musste.
    Würde das mal funktionieren und sich durchsetzen wäre schon viel gewonnen, aber da haben sie alle die Zeit zum rumstehen.
    Hier wird man nur vom Hobbypolizist Tanknachbarn aufgehalten da man vermeintlich nicht gezahlt hat ..er hat ja auch nichts zu tun. :D
    An der Kasse stehen nervt. Dann lieber Stecker rein und im Auto schnell ins Forum gesurft, Nachrichten geschaut etc.
    Bei einer 700bar Druckbetankung fühlte ich mich im Auto nicht wohl.
    Unter vielen Durchschnittsangestellten mit ihren 12-15.000km im Jahr scheint es auch jetzt schon kein Problem. Zur Not alle 2 Wochen 30-40min am Schnelllader volltanken und gut. Aber leider gibt es in Deutschland neuerdings überdurchschnittlich viele schlechtverdienende Außendienstler mit Firmenwagen ohne Zugriff auf eine Steckdose. :cry:
    Leute die ohnehin einen günstigen Gebrauchten vorziehen brauchen sich wohl auch erst in einigen Jahren Gedanken machen.
    Bis da ein Markt entstanden ist wird sich einiges getan haben und man hat gewisse Langzeiterfahrung.
    Eine Kostenexplosion für Verbrenner sehe ich so schnell nicht kommen.

    Mit Blick auf unser kohlegeschwängertes Land ergibt es für mich aber leider auch Sinn das es dennoch so kommen könnte.
    Für die Elektrifizierung jenseits der 200TWh zu brauchen ist für einige spannender als die popeligen 90TWh bei BEV.
    Wasserstoff ist einfach herrlich verschwenderisch.
     
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  16. #17 Thunderstruck, 21. September 2021
    Zuletzt bearbeitet: 21. September 2021
    Würde das nicht so sagen, dass Brennstoffzellen zum Grundwissen gehören. Also das Grundprinzip ja, vllt auch ganz grob die Merkmale der Haupttypen (AFC, PEMFC, SOFC), aber sicher nicht im Detail. Ich habe Maschinenbau/Verfahrenstechnik und davor ohne Abschluss Erneuerbare Energien/Energiesystemtechnik studiert. Brennstoffzellen waren immer eine Randnotiz aufgrund dessen, dass sie natürlich in Konkurrenz zu sehr vielen anderen dezentralen Energieanlagen stehen und aufgrund ihrer hohen spezifischen Kosten alles andere als flächendeckend marktreif sind. Ich kenne nur einen Markt, Japan, wo dezentrale (ich glaube stromgeführte) Brennstoffzellen (ich glaube als BHKWs) erfolgreich, d.h. wirtschaftlich, angewendet werden und etabliert sind. Viessmann z.B. hat das in Deutschland trotz japanischer Kooperation (Panasonic) nie geschafft. Wärmepumpen und -PV(T)-Kombis, bzw. Öl- und Gasbrennwertheizkessel waren/sind zu günstig.

    Zur eigentlichen Frage zur Geschichte der Brennstoffzelle: Das ist Lexikonwissen, siehe Geschichte der Brennstoffzellen – Wikipedia

    Das Patent hab ich nur überflogen, Kernpunkte scheinen aber
    a) die Nutzung von Luftsauerstoff statt Reinsauerstoff und
    b) der Gastransport an die Elektrode durch eine sich drehende Elektrodenscheibe im Elektrolytbad und
    c) die Verbesserung des Konzepts durch poröse Elektrodenmaterialien (Absorberelektrode) zu sein, die nach einer Betriebsphase Sauerstoff für die nächste Betriebsphase einlagern, sodass die Elektroden fix montiert werden können und nicht drehbar sein müssen,
    zu sein.

    Das ist ja nicht die Grundlage der heutigen Brennstoffzellentechnik. Also nicht im entferntesten. Das macht niemand. Klar, die Elektroden sind porös. Aber nicht, um Luft in die Porosität zu absorbieren, sondern, um die Reaktionsfläche zu erhöhen, bzw. Gastransport zu ermöglichen. Hervorzuheben ist auch, dass das Patent demnach einen diskontinuierlichen Betrieb beschreibt - heute übliche Brennstoffzellentypen laufen aber kontinuierlich.

    Bei Interesse zum Thema einfach mal Wikipedia abgrasen und bei Bedarf dann nach Schlagworten googlen (bessere Grafiken, Erklärungen). Die Technik ist hoch typenspezifisch, da gibts viele interessante Details. Wie oben schon gesagt, technisch derzeit relevant sind zuerst mal AFC, PEMFC (NT und HT) und SOFC, für KWK-Heizungen die beiden letzteren.

    Edit:

    Daraus wird kostentechnisch wohl leider nie was werden. Neben den derzeit viel höheren Fixkosten von Brennstoffzellen, werden auch die variablen Kosten, d.h. insbesondere die Gasgestehungskosten von H2 und CH4 aus Elektrolyse, auf absehbare Zeit nicht annähernd so günstig werden, als dass sich Brennstoffzellen gegenüber Akku-Elektromobilität bei PKW durchsetzen könnten. Höchstens bei LKW könnte das (auch aus Logistikgründen) passieren, aber selbst da eher nicht. Die Akkumulatortechnik wird ja auch immer besser und günstiger (Skaleneffekte, Materialreduktion und evtl. zukünftige grundlegende Innovationen). Empfehlenswert zu der Thematik "Gasgestehungskosten" wäre das recht aktuelle Fachbuch "Stromspeicher und Power-to-Gas im deutschen Energiesystem" von Martin Zapf. Kann man sich ja im Netz z.B. auf Library Genesis "organisieren".
     
  17. Hat nicht unbedingt etwas mit Toyota zu tun, sondern mit Hyundai.
    Da ich oftmals keine Lust habe lange und vor allem für mich kompliziert zu verstehende Texte lesen mag, schaue ich mir immer gerne Videos an, wo dies und das etwas genauer erklärt wird.
    So wie dieses hier, was ich mir schon vor 2 Jahren angeschaut hatte, ich aber bis heute noch nicht vergessen habe, weil mich das ganz doch recht fasziniert hat.

     
  18. #19 Saul.Goodman, 21. September 2021
    Zuletzt bearbeitet: 21. September 2021
    Wenn man Power to Fuel zum Übergang im Straßenverkehr braucht dann scheint mir synthetisches Benzin aus Methanol sinnvoller.
    Ähnlich bescheidene Effizienz aber man kann bestehendes wirklich weiterverwenden.




    Oder halt der Weg von Gumpert:



    Zielführend ist nichts davon.
    Man hätte damit sicherlich gut die Probleme der Bleiakkus lösen können, aber der Zug ist abgefahren.
     
  19. Sehr schön erklärt. Danke.
     
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