Verfügbarkeit: Wasserstoff und Brennstoffzellen

Wasserstoff und Brennstoffzellen: die Technik von gestern, heute und morgen

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Geitmann, Sven 1970- (VerfasserIn), Augsten, Eva 19XX- (VerfasserIn)
Weitere Verfasser:	Quaschning, Volker 1969- (VerfasserIn eines Geleitwortes)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Oberkrämer Hydrogeit Verlag 2022
Ausgabe:	5. komplett überarbeitete und aktualisierte Auflage
Schlagworte:	Brennstoffzelle Wasserstoffenergietechnik Elektrolyseur Elektromobilität Energie Energie sparen Energiespeicherung Energiewende H2 Nachhaltigkeit Power-to-Gas Solar-Wasserstoff Umwelt Wasserstoff Wasserstoffwirtschaft Wind-Wasserstoff
Online-Zugang:	Inhaltstext Beschreibung für Marketing Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	239 Seiten Illustrationen 21 cm x 14.8 cm, 400 g
Zielpublikum:	ab 0
ISBN:	3937863540 9783937863542

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adam_text	INHALT 1 EINLEITUNG: RETTET WASSERSTOFF DAS KLIMA? ....................................................... 2 YY ENERGIEVERSORGUNG VON DER STEINZEIT BIS HEUTE ........................................... .. 2.1 DER ENERGIEBEDARF WAECHST ............................................................................................... 19 2.2 HEUTIGE ENERGIEQUELLEN .................................................................................................. 21 2.2.1 PRIMAERENERGIE: BEDARF UND QUELLEN ................................................................................ 21 2.2.2 STROM: MUSTERKIND DER ENERGIEWENDE ........................................................................... 23 2.2.3 WAERME: SEIT JAHRZEHNTEN KAUM BEWEGUNG ................................................................... 25 2.2.4 MOBILITAET: VERKEHRSWENDE KOMMT IN SICHT .................................................................... 26 2.2.5 SEKTORENKOPPLUNG: ALLE ZUSAMMEN STATT JEDER FUER SICH ................................................ 28 2.3 GRENZEN DER HEUTIGEN ENERGIEVERSORGUNG .................................................................... 29 2.3.1 TREIBHAUSGASE UND KLIMAWANDEL ................................................................................... 29 2.3.2 DIE ENDLICHKEIT FOSSILER BRENNSTOFFE ................................................................................ 35 2.3.3 SCHADSTOFFE UND ANDERE UMWELTBELASTUNGEN ............................................................... 37 2.4 AUSWEG ATOMENERGIE? .................................................................................................... 42 2.5 DAS RICHTIGE TIMING: SPEICHER UND LASTMANAGEMENT ...................................................44 2.6 ZUKUNFTSSZENARIEN FUER DIE ENERGIEWENDE ...................................................................... 48 2.7 DER BEGINN DER SOLAREN WASSERSTOFFWIRTSCHAFT .............................................................. 51 2.8 POLITISCHE WASSERSTOFFSTRATEGIEN ................................................................................... 54 3 WASSERSTOFF UND SEINE EIGENSCHAFTEN .............................................................. 3.1 EIGENSCHAFTEN ................................................................................................................. 60 3.1.1 H 2 -KONFIGURATION ............................................................................................................. 62 3.1.2 WASSERSTOFF IM VERGLEICH ZU KONVENTIONELLEN KRAFTSTOFFEN .......................................... 63 3.2 WASSERSTOFF UND SICHERHEIT ............................................................................................ 64 3.2.1 KNALLGASREAKTION ............................................................................................................. 65 3.2.2 MATERIALWECHSELWIRKUNGEN ............................................................................................ 66 4 GEWINNUNG VON WASSERSTOFF ........................................................................... 4.1 ZUKUENFTIGER WASSERSTOFFBEDARF ...................................................................................... 70 4.2 HERSTELLUNGSPROZESSE IM UEBERBLICK ................................................................................ 71 4.2.1 DIE ELEKTROLYSE: HOFFNUNGSTRAEGER FUER GRUENEN WASSERSTOFF ............................................ 71 4.2.2 REFORMIERUNG VON KOHLENWASSERSTOFFEN ...................................................................... 77 4.2.3 PYROLYTISCHE PROZESSE AUF BASIS FESTER KOHLENWASSERSTOFFE .......................................... 81 4.2.4 METHANPYROLYSE: EIN TRAUM IN TUERKIS .............................................................................. 82 4.2.5 KVAERNER-VERFAHREN ......................................................................................................... 83 4.2.6 BIOLOGISCHE HERSTELLUNG: VON NATUR AUS GRUEN ............................................................... 84 4.2.7 DISSOZIATION: WASSERSTOFF AUS DEM SOLARTURM ............................................................... 86 4.2.8 METHANHYDRAT: WASSERSTOFF AUS DER TIEFSEE? ................................................................. 88 4.3 REINIGUNG ....................................................................................................................... 88 4.3.1 ANFORDERUNGEN AN DIE REINHEIT ..................................................................................... 89 4.3.2 WICHTIGE REINIGUNGSVERFAHREN IM UEBERBLICK ................................................................ 90 4.4 HERSTELLUNGSKOSTEN ........................................................................................................ 93 5 SPEICHERUNG UND TRANSPORT VON WASSERSTOFF ................................................ 98 5.1 GASFOERMIGER WASSERSTOFF ................................................................................................ 99 5.1.1 GASDRUCKBEHAELTER ......................................................................................................... 100 5.1.2 TRANSPORT MIT PIPELINES .............................................................................................. 102 5.1.3 SPEICHERUNG IN KAVERNEN UND POROESEM GESTEIN ....................................................... 104 5.1.4 TRANSPORT UND SPEICHERUNG DURCH H 2 -BEIMISCHUNG INS GASNETZ ............................. 107 5.1.5 GASNETZEINSPEISUNG PER METHANISIERUNG .................................................................. 108 5.2 TIEFKALTER WASSERSTOFF (FLUESSIG) ................................................................................... 109 5.2.1 KRYOGENBEHAELTER ........................................................................................................... 110 5.2.2 TRANSPORT VON FLUESSIGEM WASSERSTOFF PER LKW ODER BAHN ........................................... 112 5.2.3 TRANSPORT VON FLUESSIGEM WASSERSTOFFPERSCHIFF .......................................................... 113 5.2.4 PIPELINES FUER FLUESSIGWASSERSTOFF ................................................................................... 113 5.3 WASSERSTOFFSPEICHERUNG UND -TRANSPORT IN FLUESSIGKEITEN ........................................... 114 5.3.1 LIQUID ORGANIC HYDROGEN CARRIERS (LOHC) ................................................................... 114 5.3.2 FLUESSIGE TREIB-UND KRAFTSTOFFE AUF BASIS VON WASSERSTOFF (E-FUELS) ............................ 116 5.4 SPEICHERUNG VON WASSERSTOFF IN FESTKOERPERN .............................................................. 118 5.4.1 METALLHYDRID ................................................................................................................. 118 5.4.2 NANOROEHRCHEN ............................................................................................................ 122 6 TANKSTELLEN-INFRASTRUKTUR ................................................................................ 124 6.1 AUFBAU EINES TANKSTELLENNETZES .................................................................................. 124 6.2 BELIEFERUNG DER TANKSTELLEN ......................................................................................... 126 6.3 FAHRZEUGBETANKUNG ..................................................................................................... 127 6.3.1 BETANKUNG MIT GASFOERMIGEM WASSERSTOFF ................................................................... 127 6.3.2 BETANKUNG MIT FLUESSIGEM WASSERSTOFF ....................................................................... 128 7 SICHERHEIT ......................................................................................................... 132 7.1 VORSICHTSMASSNAHMEN ................................................................................................... 132 7.1.1 BRAND UND EXPLOSIONSVERHALTEN .................................................................................. 133 7.1.2 MASSNAHMEN IM BRANDFALL ........................................................................................... 134 7.1.3 ATEMWEGE UND HAUTKONTAKT ........................................................................................ 135 7.2 UNFALLSZENARIEN UND LERNEFFEKTE .................................................................................. 135 7.2.1 LKW-UNFAELLE .................................................................................................................. 136 7.2.2 PKW-BRANDVERSUCHE .................................................................................................... 136 7.2.3 LACHENBILDUNG UND VERDAMPFUNG ............................................................................... 137 8 BRENNSTOFFZELLE ................................................................................................. 8.1 GRUNDSAETZLICHE FUNKTIONSWEISE ................................................................................... 142 8.2 EFFIZIENZ VON BRENNSTOFFZELLEN .................................................................................... 146 8.3 TYPEN VON BRENNSTOFFZELLEN ........................................................................................ 148 8.3.1 PEM-BRENNSTOFFZELLE ................................................................................................... 148 8.3.2 ALKALISCHE BRENNSTOFFZELLE (AFC) ................................................................................... 151 8.3.3 DIREKT-METHANOL-BRENNSTOFFZELLE (DMFC) .................................................................... 152 8.3.4 PHOSPHORSAEURE-BRENNSTOFFZELLE (PAFC) ........................................................................ 153 8.3.5 SCHMELZKARBONAT-BRENNSTOFFZELLE (MCFC)................................................................. 154 8.3.6 FESTOXID-BRENNSTOFFZELLE (SOFC) ................................................................................... 155 8.3.7 FESTSAEURE-BRENNSTOFFZELLE (SAFC)............................................................................... 156 8.3.8 MIKROBIELLE BRENNSTOFFZELLE ........................................................................................ 156 8.4 ALTERNATIVE ENERGIETRAEGER FUER DIE BRENNSTOFFZELLE ..................................................... 158 8.4.1 METHAN (ERDGAS, BIOMETHAN, E-METHAN) .................................................................... 158 8.4.2 FLUESSIGGAS .................................................................................................................... 158 8.4.3 BIOGAS, KLAERGAS & CO ....................................................................................................... 159 8.4.4 METHANOL ..................................................................................................................... 160 8.5 KOSTEN VON BRENNSTOFFZELLEN ........................................................................................ 161 8.6 CHANCEN UND HERAUSFORDERUNGEN ............................................................................. 162 9 EINSATZGEBIETE VON BRENNSTOFFZELLEN ............................................................. 9.1 MIKRO UND MINI ............................................................................................................ 166 9.2 PORTABLE EINHEITEN ...................................................................................................... 167 9.3 BACK-UP-SYSTEME UND OFFGRID-ANWENDUNGEN .......................................................... 168 9.4 HAUSENERGIEVERSORGUNG ............................................................................................ 169 9.5 KRAFTWERKSBETRIEB ......................................................................................................... 171 9.6 FAHRZEUGE .................................................................................... ........ .................... 173 9.6.1 PKW ................................................................................................................................ 175 9.6.2 LKW ................................................................................................................................ 178 9.6.3 BUSSE ............................................................................................................................ 180 9.7 LUFTFAHRT ...................................................................................................................... 183 9.8 RAUMFAHRT ................................................................................................................... 188 9.9 SCHIFFFAHRT ................................................................................................................... 188 10 WASSERSTOFFMOTOR ........................................................................................... 194 10.1 FUNKTION DES WASSERSTOFFMOTORS .................................................................................. 194 10.2 EIGENSCHAFTEN DES WASSERSTOFFMOTORS ......................................................................... 195 10.3 HERAUSFORDERUNGEN BEI H 2 -MOTOREN ............................................................................ 196 10.4 UMWELTBILANZ ................................................................................................................ 198 10.5 FAHRZEUGE MIT H 2 -MOTOR ............................................................................................... 198 11 WASSERSTOFF FUER DIE INDUSTRIE ......................................................................... 202 12 KATALYTISCHER BRENNER ..................................................................................... 13 KOSTEN DER WASSERSTOFFTECHNOLOGIEN ........................................................... 14 FAZIT UND AUSBLICK .......................................................................................... 212 15 ANHANG ............................................................................................................. 15.1 ABKUERZUNGEN ................................................................................................................ 218 15.2 EINHEITEN/FORMELZEICHEN ............................................................................................. 219 15.3 ELEMENTE ....................................................................................................................... 219 15.4 GESCHICHTE .................................................................................................................... 220 15.5 UMRECHNUNGSTABELLE WASSERSTOFF ................................................................................ 226 15.6 KENNWERTTABELLE ........................................................................................................... 227 15.7 LH 2 -SICHERHEITSMASSNAHMEN ........................................................................................ 228 15.8 LITERATUR ........................................................................................................................ 230 15.9 INDEX ............................................................................................................................. 234 15.10 AUTOREN ........................................................................................................................ 238
adam_txt	INHALT 1 EINLEITUNG: RETTET WASSERSTOFF DAS KLIMA? . 2 YY ENERGIEVERSORGUNG VON DER STEINZEIT BIS HEUTE . . 2.1 DER ENERGIEBEDARF WAECHST . 19 2.2 HEUTIGE ENERGIEQUELLEN . 21 2.2.1 PRIMAERENERGIE: BEDARF UND QUELLEN . 21 2.2.2 STROM: MUSTERKIND DER ENERGIEWENDE . 23 2.2.3 WAERME: SEIT JAHRZEHNTEN KAUM BEWEGUNG . 25 2.2.4 MOBILITAET: VERKEHRSWENDE KOMMT IN SICHT . 26 2.2.5 SEKTORENKOPPLUNG: ALLE ZUSAMMEN STATT JEDER FUER SICH . 28 2.3 GRENZEN DER HEUTIGEN ENERGIEVERSORGUNG . 29 2.3.1 TREIBHAUSGASE UND KLIMAWANDEL . 29 2.3.2 DIE ENDLICHKEIT FOSSILER BRENNSTOFFE . 35 2.3.3 SCHADSTOFFE UND ANDERE UMWELTBELASTUNGEN . 37 2.4 AUSWEG ATOMENERGIE? . 42 2.5 DAS RICHTIGE TIMING: SPEICHER UND LASTMANAGEMENT .44 2.6 ZUKUNFTSSZENARIEN FUER DIE ENERGIEWENDE . 48 2.7 DER BEGINN DER SOLAREN WASSERSTOFFWIRTSCHAFT . 51 2.8 POLITISCHE WASSERSTOFFSTRATEGIEN . 54 3 WASSERSTOFF UND SEINE EIGENSCHAFTEN . 3.1 EIGENSCHAFTEN . 60 3.1.1 H 2 -KONFIGURATION . 62 3.1.2 WASSERSTOFF IM VERGLEICH ZU KONVENTIONELLEN KRAFTSTOFFEN . 63 3.2 WASSERSTOFF UND SICHERHEIT . 64 3.2.1 KNALLGASREAKTION . 65 3.2.2 MATERIALWECHSELWIRKUNGEN . 66 4 GEWINNUNG VON WASSERSTOFF . 4.1 ZUKUENFTIGER WASSERSTOFFBEDARF . 70 4.2 HERSTELLUNGSPROZESSE IM UEBERBLICK . 71 4.2.1 DIE ELEKTROLYSE: HOFFNUNGSTRAEGER FUER GRUENEN WASSERSTOFF . 71 4.2.2 REFORMIERUNG VON KOHLENWASSERSTOFFEN . 77 4.2.3 PYROLYTISCHE PROZESSE AUF BASIS FESTER KOHLENWASSERSTOFFE . 81 4.2.4 METHANPYROLYSE: EIN TRAUM IN TUERKIS . 82 4.2.5 KVAERNER-VERFAHREN . 83 4.2.6 BIOLOGISCHE HERSTELLUNG: VON NATUR AUS GRUEN . 84 4.2.7 DISSOZIATION: WASSERSTOFF AUS DEM SOLARTURM . 86 4.2.8 METHANHYDRAT: WASSERSTOFF AUS DER TIEFSEE? . 88 4.3 REINIGUNG . 88 4.3.1 ANFORDERUNGEN AN DIE REINHEIT . 89 4.3.2 WICHTIGE REINIGUNGSVERFAHREN IM UEBERBLICK . 90 4.4 HERSTELLUNGSKOSTEN . 93 5 SPEICHERUNG UND TRANSPORT VON WASSERSTOFF . 98 5.1 GASFOERMIGER WASSERSTOFF . 99 5.1.1 GASDRUCKBEHAELTER . 100 5.1.2 TRANSPORT MIT PIPELINES . 102 5.1.3 SPEICHERUNG IN KAVERNEN UND POROESEM GESTEIN . 104 5.1.4 TRANSPORT UND SPEICHERUNG DURCH H 2 -BEIMISCHUNG INS GASNETZ . 107 5.1.5 GASNETZEINSPEISUNG PER METHANISIERUNG . 108 5.2 TIEFKALTER WASSERSTOFF (FLUESSIG) . 109 5.2.1 KRYOGENBEHAELTER . 110 5.2.2 TRANSPORT VON FLUESSIGEM WASSERSTOFF PER LKW ODER BAHN . 112 5.2.3 TRANSPORT VON FLUESSIGEM WASSERSTOFFPERSCHIFF . 113 5.2.4 PIPELINES FUER FLUESSIGWASSERSTOFF . 113 5.3 WASSERSTOFFSPEICHERUNG UND -TRANSPORT IN FLUESSIGKEITEN . 114 5.3.1 LIQUID ORGANIC HYDROGEN CARRIERS (LOHC) . 114 5.3.2 FLUESSIGE TREIB-UND KRAFTSTOFFE AUF BASIS VON WASSERSTOFF (E-FUELS) . 116 5.4 SPEICHERUNG VON WASSERSTOFF IN FESTKOERPERN . 118 5.4.1 METALLHYDRID . 118 5.4.2 NANOROEHRCHEN . 122 6 TANKSTELLEN-INFRASTRUKTUR . 124 6.1 AUFBAU EINES TANKSTELLENNETZES . 124 6.2 BELIEFERUNG DER TANKSTELLEN . 126 6.3 FAHRZEUGBETANKUNG . 127 6.3.1 BETANKUNG MIT GASFOERMIGEM WASSERSTOFF . 127 6.3.2 BETANKUNG MIT FLUESSIGEM WASSERSTOFF . 128 7 SICHERHEIT . 132 7.1 VORSICHTSMASSNAHMEN . 132 7.1.1 BRAND UND EXPLOSIONSVERHALTEN . 133 7.1.2 MASSNAHMEN IM BRANDFALL . 134 7.1.3 ATEMWEGE UND HAUTKONTAKT . 135 7.2 UNFALLSZENARIEN UND LERNEFFEKTE . 135 7.2.1 LKW-UNFAELLE . 136 7.2.2 PKW-BRANDVERSUCHE . 136 7.2.3 LACHENBILDUNG UND VERDAMPFUNG . 137 8 BRENNSTOFFZELLE . 8.1 GRUNDSAETZLICHE FUNKTIONSWEISE . 142 8.2 EFFIZIENZ VON BRENNSTOFFZELLEN . 146 8.3 TYPEN VON BRENNSTOFFZELLEN . 148 8.3.1 PEM-BRENNSTOFFZELLE . 148 8.3.2 ALKALISCHE BRENNSTOFFZELLE (AFC) . 151 8.3.3 DIREKT-METHANOL-BRENNSTOFFZELLE (DMFC) . 152 8.3.4 PHOSPHORSAEURE-BRENNSTOFFZELLE (PAFC) . 153 8.3.5 SCHMELZKARBONAT-BRENNSTOFFZELLE (MCFC). 154 8.3.6 FESTOXID-BRENNSTOFFZELLE (SOFC) . 155 8.3.7 FESTSAEURE-BRENNSTOFFZELLE (SAFC). 156 8.3.8 MIKROBIELLE BRENNSTOFFZELLE . 156 8.4 ALTERNATIVE ENERGIETRAEGER FUER DIE BRENNSTOFFZELLE . 158 8.4.1 METHAN (ERDGAS, BIOMETHAN, E-METHAN) . 158 8.4.2 FLUESSIGGAS . 158 8.4.3 BIOGAS, KLAERGAS & CO . 159 8.4.4 METHANOL . 160 8.5 KOSTEN VON BRENNSTOFFZELLEN . 161 8.6 CHANCEN UND HERAUSFORDERUNGEN . 162 9 EINSATZGEBIETE VON BRENNSTOFFZELLEN . 9.1 MIKRO UND MINI . 166 9.2 PORTABLE EINHEITEN . 167 9.3 BACK-UP-SYSTEME UND OFFGRID-ANWENDUNGEN . 168 9.4 HAUSENERGIEVERSORGUNG . 169 9.5 KRAFTWERKSBETRIEB . 171 9.6 FAHRZEUGE . . . 173 9.6.1 PKW . 175 9.6.2 LKW . 178 9.6.3 BUSSE . 180 9.7 LUFTFAHRT . 183 9.8 RAUMFAHRT . 188 9.9 SCHIFFFAHRT . 188 10 WASSERSTOFFMOTOR . 194 10.1 FUNKTION DES WASSERSTOFFMOTORS . 194 10.2 EIGENSCHAFTEN DES WASSERSTOFFMOTORS . 195 10.3 HERAUSFORDERUNGEN BEI H 2 -MOTOREN . 196 10.4 UMWELTBILANZ . 198 10.5 FAHRZEUGE MIT H 2 -MOTOR . 198 11 WASSERSTOFF FUER DIE INDUSTRIE . 202 12 KATALYTISCHER BRENNER . 13 KOSTEN DER WASSERSTOFFTECHNOLOGIEN . 14 FAZIT UND AUSBLICK . 212 15 ANHANG . 15.1 ABKUERZUNGEN . 218 15.2 EINHEITEN/FORMELZEICHEN . 219 15.3 ELEMENTE . 219 15.4 GESCHICHTE . 220 15.5 UMRECHNUNGSTABELLE WASSERSTOFF . 226 15.6 KENNWERTTABELLE . 227 15.7 LH 2 -SICHERHEITSMASSNAHMEN . 228 15.8 LITERATUR . 230 15.9 INDEX . 234 15.10 AUTOREN . 238
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THWS Schweinfurt Zentralbibliothek Lesesaal

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Signatur:	2000 ZP 4150 G313 W3(5)
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