Nachgeladen in Sekunden (Brennstoffzelle "Kraftwerk" im VM)

Mal ne andere Frage:
Ne Brenstofflzelle arbeitet doch mit Wasserstoff.
Wie wird eigentlich das Feuerzeugbenzin in Wasserstoff umgewandelt?
Wieviel Wirkungsgrad hat das?
Entstehen dabei Abgase? Ich vermute CO oder CO².
 
Mal ne andere Frage:
Ne Brenstofflzelle arbeitet doch mit Wasserstoff.
Wie wird eigentlich das Feuerzeugbenzin in Wasserstoff umgewandelt?
Was die Zelle zu futtern braucht, hängt vom Elektrolyten ab. Eine kleine Übersicht findet man hier: http://batteryuniversity.com/learn/article/fuel_cell_technology (nur sind SOFCs mittlerweile auf 350°C runter, da steht noch 500-600°C).
Die Systeme mit protonenleitendem Elektrolyten brauchen Wasserstoff, den man allerdings auch durch Reformieren von Alkoholen herstellen kann (die Efoy-Systeme dürften so arbeiten). Zellen mit sauerstoffleitenden Elektrolyten kommen mit so ziemlich allem klar, was sich bei der Arbeitstemperatur oxidieren lässt und die Elektroden nicht vergiftet. Nur hängt die Zellspannung und höchstwahrscheinlich auch der Wirkungsgrad vom Brennstoff ab. An dem Punkt bin ich momentan am Rätseln, was für ein System in dem "kraftwerk" stecken könnte. Feuerzeugbenzin lässt sich nicht besonders gut reformieren, v.a. nicht ohne Wasser und nicht bei Raumtemperatur. Von den sauerstoffleitenden Systemen scheint mir SOFC das plausibelste, aber das braucht ein bisschen Hitze, damit Elektroden und Elektrolyt zu arbeiten anfangen.

Viele Grüße,
Stefan

PS: Die Abschätzung des Wirkungsgrades in meinem vorigen Beitrag ist vermutlich nur eine untere Grenze. Da hab ich mit reinem Methanol als Betriebsstoff gerechnet. Aber zum Reformieren braucht's ja auch Wasser, und wenn das nicht im Gerät recycelt wird, muss es mit zugeführt werden.

PPS: Hab gerade ein wenig nach Patentanmeldungen des Firmenchefs gestöbert. Ich vermute mal stark, dass da tatsächlich SOFCs drin stecken und das Problem des Wärmemanagements gelöst wurde - so gut wie es bei der kleinen Leistung eben geht... Das Aufheizen nach dem "Einschalten" geht wohl mehr oder weniger nach dem Prinzip des Katalytofens.
 
Zuletzt bearbeitet:
Irgendwie habe ich jetzt das Bedürfnis ein Peltier-Elenent auf einen Taschenofen zu binden und meinen Kemo-Lader dahinterzuhängen. Irgendwo liegt bei mir noch ne alte Kühlbox rum.

Gruß, Seb.
 
Die Energiedichte von Butan bzw Propan bewegt sich im Bereich um die 13000Wh/kg.

Selbst wenn der Umwandlungswirkungsgrad nur 10% beträgt (meines Wissens ist das Designziel eher 20%+, kann bei den Minigeräten aber evtl an den Verlusten in der Peripherie liegen) sind das 1300Wh Elektrizität pro 1kg Gas. Unter Berücksichtung der Gaskartusche einfach mal runde 1000Wh/kg. Immerhin nochFaktor 4-5 größer als Hochenergie Lithium-Ionen Akkus und das weitgehend unabhängig von der Außentemeratur. (einer SOFC mit Betriebstemperatur von geraten 800°C dürfte es herzlich egal sein, ob es draußen nun -30°C oder +30°C hat)

Und der Treibstoff ist vergleichsweise (zu Wasserstoff) spottbillig zu haben.

Die SOFC ist eine Hochtemperaturzelle, die typischerweise keinen Zyklenbetrieb mag, dafür aber nicht so schnell an Vergiftung stirbt wie die PEM und auch keinen Platin-Katalysator braucht.

Die Kunst liegt darin, eine Keramik zu entwicklen, die diese Zyklen überlebt. eZelleron ist ein SpinOf aus dem Fraunhofer IKTS, das mit Sicherheit zu den weltweit führenden Forschungsinstituten gehört was u.a. die Entwicklung von Keramiken für Brennstoffzellen betrifft und eZelleron ist jetzt auch nicht erst ein paar Wochen alt und bestehet auch nicht aus ein paar Studenten, die sich da mal eben was "ausgedacht" haben.

Die technische Herausforderung ist allerdings enorm und der Verkaufspreis ambitioniert, ich mache trotzdem mit, alleine schon aus technischer Neugierde.

Ob man einen sinnvollen Anwedungszweck findet muss jeder selber wissen. Die meisten dürften mit einem 50Wh Li-Ionne-Akku besser bedient sein, WENN sie jeden Tag an eine Steckdoese ran kommen. Ansonsten kenne ich kein vergleichbar leichtes System, das mir unterwegs 50Wh pro Tag im deutsche Winter liefern kann und ich hab nahezu alles durchprobiert von kleinen und großen Solarmodulen über Thermogeneratoren und Kurbelgeneratoren.
Am Fahrrad wäre der Nabendynamo noch eine Alternative, aber mir geht es in diesem Fall um Touren zu Fuß oder mit dem Boot.

mfG
 
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Irgendwie habe ich jetzt das Bedürfnis ein Peltier-Elenent auf einen Taschenofen zu binden und meinen Kemo-Lader dahinterzuhängen. Irgendwo liegt bei mir noch ne alte Kühlbox rum.

Gruß, Seb.

Mach es. Der Effekt wird "Null" sein. Ist trotzdem lehrreich. Mit einem entsprechend optimierten Thermogenerator und großer passiver Kühlung sind mit einem Teelicht rund 0,2W drin und mit einem Spiritusbrenner ca. 1W.

Ein Teelicht mit "großer" Flammen liefert ca. 50W Wärme, ein Taschenofen ca. 10W.

Das Peltierleement aus der Kühlbox wird bei dem lächerlichen Temperaturunterschied keinen praktisch nutzbaren Ertrag bringen. Die Experimente habe ich alle schon durch...

An dem Punkt bin ich momentan am Rätseln, was für ein System in dem "kraftwerk" stecken könnte. Feuerzeugbenzin lässt sich nicht besonders gut reformieren, v.a. nicht ohne Wasser und nicht bei Raumtemperatur. Von den sauerstoffleitenden Systemen scheint mir SOFC das plausibelste, aber das braucht ein bisschen Hitze, damit Elektroden und Elektrolyt zu arbeiten anfangen...

Das ist eine SOFC.

Treibstoff ist Flüssiggas, also Butan/Isobutan bzw. Propan.
 
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Die SOFC ist eine Hochtemperaturzelle, die typischerweise keinen Zyklenbetrieb mag, dafür aber nicht so schnell an Vergiftung stirbt wie die PEM und auch keinen Platin-Katalysator braucht.
Das Zeug muss aus dem Kalten heraus anlaufen, und wenn man es nicht wie ein Feuerzeug mit offener Flamme starten will, braucht es einen Kat, der hier vermutlich im Reformer steckt. Weitere Details, auch zum Aufbau, kann man sich aus den Patentanmeldungen zusammenreimen, wenn man will, denn die liegen offen.

Die technische Herausforderung ist allerdings enorm und der Verkaufspreis ambitioniert, ich mache trotzdem mit, alleine schon aus technischer Neugierde.
Das ist auch der Grund, aus dem ich noch überlege - obwohl ich eigentlich keine Verwendung dafür habe. Die elektrische Leistung bekommt man auch mit einem Forumslader aus dem Dynamo. Deine Meinung zur Firma dahinter teile ich, mich wundert aber, warum die dafür kickstarter nehmen. Möglicherweise liegen die Risiken nicht so sehr in der Technik, sondern in der Einschätzung des Marktes...
Die größte technische Herausforderung besteht hier meiner Meinung nach in der Gerätegröße. Man kann sich weder für die Betriebstemperatur noch für die Gaszusammensetzung eine aktive Regelung leisten, und wenn nicht die volle Dauerleistung abgenommen wird, wird verhältnismäßig viel Gas zum Halten der Temperatur benötigt. Trotzdem darf es weder was in Brand setzen noch zündfähige Gasgemische in der Umgebung erzeugen. Das erklärt vermutlich den Wirkungsgrad. Eine Nummer größer wäre das wahrscheinlich besser. Z.B. mit etwas, das mit Gaskartuschen wie für'n Campingkocher betrieben wird und geeignet ist, abends über 2-3h die wichtigsten Akkus wieder auf 70% Ladestand zu bringen. Das darf dann gern in der Bedienung etwas aufwendiger sein und 2-3 Minuten brauchen, bis es betriebsbereit ist.


Viele Grüße,
Stefan
 
Deine Meinung zur Firma dahinter teile ich, mich wundert aber, warum die dafür kickstarter nehmen. Möglicherweise liegen die Risiken nicht so sehr in der Technik, sondern in der Einschätzung des Marktes...

Mir ist das auch völlig unbegreiflich, dass das Produkt so eine Resonanz erfährt, aber ich finde es gut. Technische Entwikcklung passiert nur dort, wo es einen Absatzmarkt gibt und ich wünsche mir noch immer einen Flüssiggasbetreibene SOFC mit wenig Gewicht im 100-200W Dauerleistungsbereich als Range extender für lange Touren abseits von Steckdosen mit dem (s)-Pedelec.

Umgekehrt vermag Brunton ein Gerät auf PEM Basis mit Metallhydritspeicher zu vermarkten, bei dem die Energiedichte des Speichers geringer ist als die eines Lithium-Ionen-Akkus und man den Brennstoff auch nicht einfach an jeder Ecke nachfüllen kann.
Man muss wohl nicht alles verstehen :)


Die größte technische Herausforderung besteht hier meiner Meinung nach in der Gerätegröße. Man kann sich weder für die Betriebstemperatur noch für die Gaszusammensetzung eine aktive Regelung leisten, und wenn nicht die volle Dauerleistung abgenommen wird, wird verhältnismäßig viel Gas zum Halten der Temperatur benötigt.

Der Wirkungsgrad scheint ja auch recht gering auszufallen bei 56Wh aus 40g Gas. Temperaturregelung könnte vielleicht über die Luftzufuhr (und damit automatisch auch dem Abgasstrom) erfolgen, k.A. ob ein Sauerstoffüberschuss in der Zelle problematisch ist.
Außerdem macht es bei der hohen Zelltemperatur prozentual nicht sonderlich viel aus, wie kalt es draußen ist.

Trotzdem darf es weder was in Brand setzen noch zündfähige Gasgemische in der Umgebung erzeugen. Das erklärt vermutlich den Wirkungsgrad. Eine Nummer größer wäre das wahrscheinlich besser. Z.B. mit etwas, das mit Gaskartuschen wie für'n Campingkocher betrieben wird und geeignet ist, abends über 2-3h die wichtigsten Akkus wieder auf 70% Ladestand zu bringen. Das darf dann gern in der Bedienung etwas aufwendiger sein und 2-3 Minuten brauchen, bis es betriebsbereit ist.

Vor ein paar Jahren hatte man die Produktideen im Portfolio. Die damalige eZell1 ist das, was heute mit dem "kraftwerk" umgesetzt werden soll. Damals war auch eine eZell2 und eine eZell3 im Gespräch. Letztere sollte bei unter 1kg Gewicht eine Dauerleistung von 75W erbringen und mit Anschluss für Standard-Schraubventilkartuschen versehen sein. Ich hoffe, dass auch dieses Produkt "demnächst" auf den Markt findet, eben als Antriebssystem auf Langstreckenfahrten.
Das "kraftwerk" sol mir dazu dienen, die Technik schon mal ausprobieren zu können und ich hoffe wirklich, dass eZelleron danach auch leistungsfähigere Produkte auf den Markt bringen kann und wird.

mfG
 
In diesem Zusammenhang für die "zu Fuß" Fraktion vielleicht auch interessant:
Thermoelement für's kontrollierte Lagerfeuer.
http://www.biolitestove.com/

Naja, wenn man jeden Abend so 10 Stunden neben einem laut brüllenden Lüfter verbringen möchte, um 20Wh nachzuladen, dabei alle 5 Minuten Holz nachlegen muss und ca. alle Stunde den Ofen auskippen (Asche!) und wieder neu befeueren möchte und wenn einem die 1kg Gewicht nicht stören, dann scheint das eine sinnvolle Sache zu sein.
Also eher was für den Solo-Trekker, der beim besten Willen nicht weiß, was er tun soll und Bäume hasst, den bei ca. 0,1-0,2% elektrischem Wirkungsgrad verbrennt man fürs Laden seiner Geräte schon jede menge Holz. das das mal als technologie für Afrika bewroben wurde (die haben idR reichlich Sonne und zu wenig Holz) ist schon verblüffend.

http://sectionhiker.com/biolite-campstove-the-substance-beyond-the-hype/

Als Kocher ist er wohl ganz ok, wenn einem Gewicht, Ruß, Lautstärke und das sammeln von halbwegs trockenem Holz nicht stören (oder wenn man ihn zuhause mit Pellets befeuert)

http://www.pocketnavigation.de/2012/07/biolite-campstove-campingkocher-mit-usb-ausgang/

mfG
 
Letztere sollte bei unter 1kg Gewicht eine Dauerleistung von 75W erbringen und mit Anschluss für Standard-Schraubventilkartuschen versehen sein. Ich hoffe, dass auch dieses Produkt "demnächst" auf den Markt findet, eben als Antriebssystem auf Langstreckenfahrten.

Das wäre wirklich nutzbar. Vier bis fünf Stück davon und der Nutzer hat eine prima Lademöglichkeit der Akkus auch ohne Steckdose in der Nähe. Dazu kann es noch als "Beheizung" dienen, sofern notwendig. (y)

Bei den größeren Modellen muss auf die Gassicherheit natürlich mehr Wert gelegt werden, dort wäre eine Undichtigkeit oder Entzündung der Zuleitung potentiell tödlich.

Das kleine Modell ist eher für Reisende gedacht, welche unterwegs (unabhängig von Fahrrädern) ihr Navi, Smartphone o.Ä. aktiv halten wollen, ohne zwangsläufig irgendwo einkehren zu müssen. Bei Fahrrädern reicht dafür auch ein Dynamo..

Viele Grüße
Wolf
 
Das Internet weiß fast alles, man muss es nur finden:

Ziemlich viele Details zur Technik, zum Unternehmen, Ausblick, usw... Stand 4/2014

 
Ich bin froh, dass man sich mittlerweile um Alternativen zu den Li-Akkus bemüht. Aber was ich bis heute nicht verstehe, ist, wieso man nicht "einfach" Kondensatoiren nimmt. Klar, sind die etwas teuer, aber meines Wissensstandes gab es bereits seit 7-8 Jahren bei einer bekannten Bootswerft ein Binnenboot, das mit Kondensatoren funktionierte und über den Traunsee gekommen ist. Das hatte aber sehr, sehr viel Leistung.
Diese ließen sich relativ schnell laden und halten sicherlich auch länger als Akkus. Aber wahrscheinlich ist das Gewicht & Volumen in Bezug auf die Energie immer noch zu hoch.
Ich dachte an folgende Kondensatoren (auch wenn es sicherlich einiges an Elektronik bedarf, um den gesamten Energieinhalt rausholen zu können):
http://www.conrad.de/ce/de/product/...L-x-B-x-H-48-x-265-x-59-mm-Wima-1-St?ref=list

Beste Grüße
Franz
 
Aber wahrscheinlich ist das Gewicht & Volumen in Bezug auf die Energie immer noch zu hoch.
Ja, Superkondensatoren haben grob nur etwa 10% der Energiedichte aktueller Akkuzellen, dafür sind sie aber auch grob mit 10 mal so hohen Strömen belastbar (für ganz kurze Zeitspannen noch viel mehr). Als mobiler Energiespeicher sind Superkondensatoren wegen der sehr geringen Energiedichte somit weitgehend uninteressant.
 
Hallo Franz,

Klar, sind die etwas teuer

der Preis ist auch ausschlaggebend, das Problem steckt jedoch, wie Didi schreibt, in der Energiedichte und damit im Raumbedarf/Gewicht..

Und wenn einer dies in Relation mit den notwendigen Kapazitäten für die Nutzung zur (Langstrecken)Betreibung von E-Mobilen stellt, ist der Kostenfaktor richtigerweise auch nicht zu unterschätzen.

Lithium ist leider bei der momentanen Entwicklung von E-Mobil-tauglichen Kondensatoren auch nicht auszuschließen, wenngleich in deutlich geringerer Menge als bei Akkumulatoren notwendig: http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Kondensator

Ich kann schon nachvollziehen, wieso einige Hersteller die Bremsenergie ihrer Fahrzeuge mittels Schwungrädern auffangen und wieder einkoppeln, anstelle über rekuperative (ineffiziente) Wandlung in elektrische Energie und Speicherung in Kondensatoren zu gehen. Bis E-Mobile rein über Kondensatorbanken mehr als den innerstädtischen Betrieb ermöglichen, vergeht noch eine Weile..

Viele Grüße
Wolf
 
Ich kann schon nachvollziehen, wieso einige Hersteller die Bremsenergie ihrer Fahrzeuge mittels Schwungrädern auffangen und wieder einkoppeln, anstelle über rekuperative (ineffiziente) Wandlung in elektrische Energie und Speicherung in Kondensatoren zu gehen. Bis E-Mobile rein über Kondensatorbanken mehr als den innerstädtischen Betrieb ermöglichen, vergeht noch eine Weile..
Von Schwungradspeichern weiß ich, aber welche arbeiten denn ohne Umweg über elektrische Energie?
Als begrenzenden Faktor bei der Rekuperation kenne ich den Ladestrom der Akkus. Die Bremsleistung kann bei höheren Geschwindigkeiten ziemlich hoch werden, und wenn man das Akku-System nicht darauf auslegen will, muss man die überschüssige Leistung entweder verheizen oder irgendwo zwischenparken. Für letzteres wurde bei Hybridfahrzeugen auch mit Kondensatoren experimentiert.


Viele Grüße,
Stefan
 
Hallo Stefan,

ob die Bremsenergie komplett ohne elektrische Wandlung genutzt wird, kann ich nicht sagen (in vielen Fällen wird dort tatsächlich der elektrische Weg gewählt) - umgekehrt (die Einleitung in den Antriebsstrang vom Schwungrad aus) wird es durchaus mechanisch genutzt:

http://www.volvocars.com/de/top/about/news_events/pages/press.aspx?itemid=414
http://www.automobil-industrie.vogel.de/green-mobility/articles/410479/

Als begrenzenden Faktor bei der Rekuperation kenne ich den Ladestrom der Akkus. Die Bremsleistung kann bei höheren Geschwindigkeiten ziemlich hoch werden, und wenn man das Akku-System nicht darauf auslegen will, muss man die überschüssige Leistung entweder verheizen oder irgendwo zwischenparken.

Richtig, die Schwungradtechnik ist auch nur eine Möglichkeit. Wobei selbst bei Highendcontrollern mit erstklassiger Rekuperationstechnologie und direktem Nabenmotor keine 35% Effizienz (zumeist <20%) der Energiezwischenspeicherung entstehen, leider.. Auch dann nicht, wenn alle Bauteile den Strom abkönnen (E-Mobiles).

Viele Grüße
Wolf
 
Hochleistungs-Akkus sind heute gut genug für Rekuperationsanforderungen für Fahrzeuge und wegen des moderaten Spannungshubes bei Teilzyklen sind ist die Systemintegration im Gegensatz zu Superkondensatoren auch einfach. Einen Vorteil der Kondensatoren gibt es für diese Anwendung in 99% der Fälle nicht, sondern nur Nachteile. Vielleicht für ganz spezielle Nischen wie Straßenbahnen oder Ultraschnelladestationen (Sekundenbereich) für Busse o.ä...

Der Nachteil der Akkus liegt heute in der begrenzten speicherbaren Energiemenge (in Relation zu Masse und Kosten) und daher erfolgt Hybridisierung wenn dann in diese Richtung über Verbrennungsmotoren oder evtl. auch mal Brennstoffzellen.
 
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