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Primärzellen, (“Batterien”, geschlossenes System, nicht wieder aufladbar)Sekundärzellen (“Akkumulatoren”, geschlossenes System, elektrisch wieder aufladbar)Brennstoffzellen (Offenes System, kein reversibler Betrieb)Redox-Flow-Batterien (Offenes System, reversibler Betrieb möglich)
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Elektrochemische Speicher - Wirkungsgrad
Laden
Entladen
Spannungswirkungsgrad =
U(out) / U (in)
Faraday-Wirkungsgrad = Q(out) / Q (in)
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Blei-Säure
U = 2,04 V
Wasserstoff- / Sauerstoffentwicklung
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Ni-Metallhydrid
U = 1,32 V
1 - 2 Gew.%
Wässrige Kalilauge -> T > 0 °C
empfindlich auf Überladung / Tiefentladung
Keine großen Sicherheitsprobleme
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Metall-Luft
U = 1,65 V
Alternativen zu Zink:
Aluminium
Lithium
150 kWh
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Lithium-Ionen
U = 3,7 V (Mn)
NichtwässrigerElektrolyt
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Natrium-Hochtemperatur
U = 2,06 V
Elektrolyt: b-AluminiumoxidLeitfähig für Na+ ab ca. 300 °C
Variante: ZEBRA (NiCl statt Schwefel)
ThermischeVerluste
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Redox - Flow
U = 1,3 V
Vorteile:
Unabhängige Skalierung von Leistung und Energie
Kurze Ansprechzeiten
hoher Wirkungsgrad
Überlade/Tiefentladungs-Toleranz
Lange Lebensdauer
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AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Alkalische Elektrolyse
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
PEM Elektrolyse
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Hochtemperatur Elektrolyse
Elektrolyt: YSZ
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
PEM Brennstoffzelle
Katalysator:
~ 0,1 mg/cm2 Platin
~ 1 W/cm2
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Gesamtsystem Wasserstoff
Wasserstoff-speicher
75 % 50 %
Gesamtwirkungsgrad 37 %
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Wärmespeicher
ZAE BAYERN
AKE Herbsttagung, 22-23 Oktober 2009, Bad Honnef
Wärmespeicher
Thermoöl 400 °C / 15 barWasser/Dampf 400 °C / 100 barLuft 1000 °C / 1 bar