Versuch mit einer PEM-Brennstoffzelle

An dieser Stelle möchten wir Ihnen einen Versuch vorstellen, mit den man eine Kennlinie einer PEM-Brennstoffzelle aufstellen kann. Die folgende Interpretation soll Ihnen helfen, die Eigenschaften der Brennstoffzelle bsser zu verstehen. Der Versuch kann mit jeder Schüler-Experimentierzelle durchgeführt werden.

Zuerst sei einmal erklärt, was überhaupt unter einer Kennlinie zu verstehen ist. Das Wort Kennlinie ist eine allgemeine Bezeichnung für die graphische Darstellung des charakteristischen Betriebsverhaltens eines technischen Systems. Zu diesem Zweck setzt man Zahlenwerte zweier Größen des Systems miteinander graphisch in Verbindung. Für die meisten Anwendungen werden gerade (lineare) Kennlinien angestrebt, da diese eine Veränderung der Messwerte und eine eventuell vorhandene Proportionalität zeigen.

Der folgende Versuch soll zeigen, wie sich die Spannung, die Stromstärke und somit auch die Leistung verändern, wenn man die PEM-Brennstoffzelle mit unterschiedlichen Widerständen belastet.

Bereiten Sie vorher ggf. die Brennstoffzelle entsprechend Anleitung des Herstellers zum Betrieb vor.

Als ersten Wert für die Kennlinie wird die Ruhespannung aufgenommen. Dann verändert man den Widerstand, wobei man mit dem größten (hier 200 Ohm) beginnt und dann zu den kleineren weiterschaltet. Zum Schluss werden noch die Werte für eine kleine Lampe und einen Motor gemessen (vgl. "Messwerte für die Kennlinie").

In den folgenden Kennlinien sind die blau eingetragenen Punkte die Werte für die verschiedenen Widerstände, aufgetragen in der Messreihenfolge. Der rote Punkt kennzeichnet den Motor, der gelbe die Lampe.

Führen Sie diesen Versuch wie beschrieben einmal mit dem reinen Sauerstoff durch, der durch Elektrolyse von Wasser erzeugt wurde, und einmal mit Luftsauerstoff.

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