Wie man eine Wasserstoff Batterie mit eigenen Händen herstellt - Unendliche Energie

Thoisoi DE

13 Jul 202416:09

Summary

TLDRDieses Video skizziert die Grundlagen von wasserstoffbetriebenen Batterien und zeigt, wie man eine einfache wasserstoffsauerstoffbrennstoffzelle selbst bauen kann. Es erläutert den Vorteil von Wasserstoff als erneuerbare Energiequelle und wie er aus Wasser gewonnen werden kann. Der Fokus liegt auf der Herstellung einer Platin-elektrode, der Verwendung von speziellen Materialien wie Nafion-Folie und der Stromerzeugung durch chemische Reaktion. Es vergleicht die Effizienz von selbstgefertigten mit industriellen Zellen und zeigt die Anwendungen von Wasserstoff in Drohnen und Fahrzeugen, unterstrichend die zukünftigen Möglichkeiten und Herausforderungen dieser Technologie.

Takeaways

🔋 Die Batterie der Drohne ist schnell leer, obwohl sie gerade aufgeladen wurde, was auf ineffiziente Energiespeicherung hindeutet.
🚀 Der Sprecher diskutiert die Möglichkeit, Wasserstoffbatterien zu verwenden, um die Flugzeit von Drohnen auf mindestens 2 Stunden zu verlängern.
♻️ Wasserstoff ist eine erneuerbare Energiequelle, die aus Wasser mithilfe von Solarstrom gewonnen werden kann und bei der Reaktion mit Sauerstoff eine große Menge an Energie freisetzt.
🔧 Der Vorteil von Wasserstoff ist, dass er in ähnlicher Weise wie Benzin zur Energiegewinnung genutzt werden kann, allerdings ohne die Nachteile von fossilen Brennstoffen.
🔥 Es wird erklärt, dass Wasserstoff ein brennbares Gas ist und dass seine Verbrennung in einer Brennstoffzelle eine effiziente Art ist, Energie zu erzeugen.
🔬 Der britische Wissenschaftler William Robert Grove entdeckte das Prinzip der Brennstoffzellen im 19. Jahrhundert, welches auf der Oxidation von Wasserstoff und Sauerstoff beruht.
🛠️ Der Sprecher führt durch den Prozess der Herstellung einer einfachen Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle, einschließlich der Platinierung von Elektroden und der Verwendung von Nafion-Folien als Elektrolyt.
💡 Die selbstgebauten Brennstoffzellen erzeugen zwar Strom, allerdings nur mit einer geringen Effizienz und Stromstärke.
🚗 Es wird auf die Anwendung von Wasserstoffzellen in Fahrzeugen hingewiesen, die mit einer Wasserstofftanksfüllung bis zu 600 km fahren können.
💰 Die Kosten für die Herstellung von Wasserstofffahrzeugen sind aufgrund der teuren Platinkatalysatoren in Brennstoffzellen derzeit hoch, aber es wird auf eine zukünftige Reduzierung der Kosten durch Optimierung und Massenproduktion hingewiesen.
🌱 Die Entwicklung von Wasserstofftechnologien ist noch in frühen Stadien, aber es wird eine zukünftige Verbesserung der Effizienz und des Preisniveaus erwartet.

Q & A

Was ist das Hauptproblem mit herkömmlichen Drohnenbatterien?
-Das Hauptproblem ist, dass sie nur etwa 20 Minuten Flugzeit bieten, während es wünschenswert wäre, mindestens 2 Stunden Flugzeit zu haben.
Was sind die Vorteile von Wasserstoff als Energiequelle?
-Wasserstoff ist eine erneuerbare Energiequelle, die aus Wasser mit Hilfe von Sonnenstrom gewonnen werden kann und bei der Reaktion mit Sauerstoff eine große Menge an Energie freisetzt.
Wie funktioniert eine Wasserstoffsauerstoffbrennstoffzelle?
-In einer Wasserstoffsauerstoffbrennstoffzelle oxidiert Wasserstoff an einer Platin-katalytischen Elektrode und gibt Elektronen ab, die durch eine Membran (NAFION) zum Sauerstoff geleitet werden, wo sie oxidiert werden und Wasser als Nebenprodukt bilden.
Was ist der Unterschied zwischen einem Sterlingmotor und einem externen Verbrennungsmotor?
-Ein Sterlingmotor ist ein externer Verbrennungsmotor, der Wärmeenergie in Strom umwandelt, aber er kann auch mit Wasserstoff betrieben werden, was die Effizienz erhöht, muss aber für den Betrieb mit Wasserstoff spezielle Modifikationen haben.
Was ist die Wirkungsweise von Brennstoffzellen?
-Brennstoffzellen wandeln chemische Energie in elektrische Energie um, indem sie Wasserstoff und Sauerstoff oxidieren, ohne dass es zu einem Flammentod kommt. Dies geschieht auf Platin-katalytischen Elektroden.
Welche Rolle spielt Platin in der Herstellung von Brennstoffzellen?
-Platin dient als Katalysator in Brennstoffzellen, um die Geschwindigkeit der Reaktionen zu erhöhen und sie unter milderen Bedingungen als üblich zu gestatten.
Wie wird eine Platin-elektrode hergestellt?
-Eine Platin-elektrode wird durch das Platinieren eines Nickelschaums hergestellt, indem er in eine Lösung von Hexachlorplatinsäure taucht, um eine gleichmäßige Platinschicht auf der Oberfläche zu erzeugen.
Was ist die Funktion der NAFION-Folie in einer Brennstoffzelle?
-Die NAFION-Folie dient als Protonenemitter in Brennstoffzellen, erlaubt also die Durchlässigkeit von Wasserstoffionen zwischen den Elektroden.
Wie hoch ist die durchschnittliche Spannung, die eine selbstgebaute Wasserstoffbatterie erzeugt?
-Eine selbstgebauter Prototyp einer Wasserstoffbatterie erzeugt im Durchschnitt 0,7 Volt, während die theoretisch mögliche Spannung 1,3 Volt beträgt.
Was sind die möglichen Verbesserungen für die Effizienz einer Wasserstoffbatterie?
-Die Effizienz einer Wasserstoffbatterie kann durch die Verwendung einer konzentrierteren Wasserstoffquelle, wie z.B. Natrium borohydrid, oder durch den Einsatz von verbesserten industriellen Brennstoffzellen und Elektrolyseure gesteigert werden.
Wie kann man Wasserstoff direkt herstellen?
-Wasserstoff kann durch Elektrolyse von Wasser hergestellt werden, bei dem Strom durch ein System geleitet wird, das Wasserstoff und Sauerstoff mittels einer NAFION-Folie aufspaltet.
Wie wichtig ist die Reichweite für Drohnen oder Elektrofahrzeuge?
-Für Drohnen und Elektrofahrzeuge ist die Reichweite oft wichtiger als der Wirkungsgrad, da sie längere Betriebszeiten ohne Aufladung oder Tanken ermöglichen.
Was sind die Herausforderungen bei der Verwendung von Wasserstoffzellen in Autos?
-Die Herausforderungen umfassen hauptsächlich die hohen Kosten für die Herstellung von Wasserstoffzellen, insbesondere die Kosten für Platinkatalysatoren, sowie die Entwicklung von Technologien zur effizienteren Produktion von Wasserstoff.

Outlines

00:00

🔋 Wasserstoffbatterien und Brennstoffzellen

Dieses Absatz beschäftigt sich mit der Idee von Wasserstoffbatterien und der Möglichkeit, sie selbst zu bauen. Es wird erklärt, dass Wasserstoff ein brennbares Gas ist, das viel Energie bei der Reaktion mit Sauerstoff freisetzen kann. Die Vorteile von Wasserstoff als erneuerbare Energiequelle werden hervorgehoben, einschließlich der Möglichkeit, es aus Wasser mit Sonnenenergie zu gewinnen. Der Absatz erklärt auch, wie ein wasserstoffbetriebener Generator funktioniert und wie er Wärme in Strom umwandeln kann, wenngleich mit einer niedrigen Effizienz. Schließlich wird das Konzept der Brennstoffzellen vorgestellt, die von William Robert Grove entdeckt wurden und die eine effizientere Art darstellen, Energie aus Wasserstoff zu gewinnen.

05:01

🛠 Selber eine Wasserstoffbrennstoffzelle bauen

In diesem Absatz wird gezeigt, wie man eine einfache Wasserstoffbrennstoffzelle selbst baut. Zunächst wird beschrieben, wie man eine platinierte Elektrode herstellt, die für die Oxidation von Wasserstoff notwendig ist. Es wird erklärt, dass Platin ein guter Katalysator ist, der die Geschwindigkeit von Reaktionen erhöht. Anschließend wird der Prozess der Herstellung der Elektroden und des Elektrolyten behandelt, wobei spezielle Materialien wie Titanelektroden und eine nafion-Folie verwendet werden. Der Absatz endet mit der Montage der Zelle und dem Test mit Wasserstoff und Sauerstoff, um die Stromerzeugung zu demonstrieren.

10:02

🚀 Verbesserte Wasserstoffzellen und ihre Anwendung

Dieser Absatz konzentriert sich auf Verbesserungen von Wasserstoffzellen und deren Anwendungen. Es wird erwähnt, dass moderne Wasserstoffzellen aus mehreren Schichten bestehen, um die Effizienz zu erhöhen. Der Absatz diskutiert auch die Verwendung von Natrium borohydrid als eine stabilere und konzentrierte Quelle für Wasserstoff. Es wird gezeigt, wie diese Substanz in Wasser aufgelöst und in einer Zelle verwendet werden kann, um eine höhere Stromerzeugung zu erzielen. Der Absatz schließt mit der Anwendung von Wasserstoffzellen in Drohnen und Elektrofahrzeugen und der Aussicht auf zukünftige Verbesserungen durch industrielle Optimierung und Massenproduktion.

15:03

🌟 Zukunft der Wasserstoffzellen und ihres Einsatzes

Der letzte Absatz diskutiert die Zukunft der Wasserstoffzellen und wie sie die Mobilität und Energienutzung transformieren könnten. Es wird betont, dass die Kosten für die Herstellung von Wasserstoffzellen aufgrund der teuren Platinkatalysatoren hoch sind, aber dass diese mit der Zeit sinken könnten, wenn die Technologie weiter entwickelt und in Massenproduktion geht. Der Absatz endet mit der Aussicht, dass Wasserstoffzellen in der Zukunft eine wichtige Rolle bei der Erreichung einer umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Energiequelle spielen werden.

Mindmap

Keywords

💡Wasserstoff

Wasserstoff ist ein extrem brennbares Gas, das bei der Reaktion mit Sauerstoff eine große Menge an Energie freisetzt. Im Video wird Wasserstoff als erneuerbare Energiequelle beschrieben, die aus Wasser mit Hilfe von Strom aus Sonnenkollektoren gewonnen werden kann. Es wird auch erläutert, dass Wasserstoffproblemlos einen Sterlingmotor oder einen externen Verbrennungsmotor betreiben kann, was auf seine Rolle als Brennstoff in der Zukunft hindeutet.

💡Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle ist ein Gerät, das den chemischen Energiestoffwechsel von Wasserstoff in elektrische Energie umsetzt, ohne zu verbrennen. Im Video wird die Entdeckung der Brennstoffzelle durch William Robert Grove im 19. Jahrhundert erwähnt und ihre Verbesserung bis hin zu funktionsfähigen wasserstoffbatterien in den 1940er Jahren des 20. Jahrhunderts beschrieben.

💡Wasserstoffbatterie

Eine Wasserstoffbatterie ist eine Art von Brennstoffzelle, die aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom erzeugt. Im Video wird gezeigt, wie man eine einfache Wasserstoffbatterie selbst bauen kann, und es wird auch auf die industriellen Anwendungen und die Potenziale dieser Technologie eingegangen.

💡Platin

Platin ist ein edles Metall, das als Katalysator in Brennstoffzellen verwendet wird, um die Geschwindigkeit von Reaktionen zu erhöhen. Im Video wird beschrieben, wie Platin auf einer Nickelschaumbasis verwendet wird, um eine platinierte Elektrode für die Brennstoffzelle herzustellen.

💡Nafion

Nafion ist eine spezielle Folie, die in Brennstoffzellen als Elektrolyt verwendet wird und Protonen durchlässt. Im Video wird erläutert, wie die Nafionfolie in der Wasserstoffbatterie eingesetzt wird, um den Transport von Wasserstoffionen zu ermöglichen.

💡Elektrolyse

Elektrolyse ist der Prozess, bei dem Wasserstoff und Sauerstoff durch elektrischen Strom aus Wasser getrennt werden. Im Video wird ein Elektrolyseur aus China erwähnt, der verwendet wird, um Wasserstoff für die Brennstoffzelle herzustellen.

💡Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad misst, wie effizient eine Energieumwandlung ist. Im Video wird der Wirkungsgrad von Wasserstoffbatterien und Elektrolyseure diskutiert und mit dem von Lithium-Ionen-Batterien verglichen.

💡Kondensation

Kondensation ist der Prozess, bei dem Dampf in eine flüssige Phase übergeht. Im Video wird beobachtet, dass Wasserstoffbatterien Kondenswasser als Nebenprodukt produzieren, was zeigt, dass Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser umgewandelt werden.

💡Sauerstoff

Sauerstoff ist ein Gas, das in der Brennstoffzelle zur Oxidation des Wasserstoffs beiträgt und damit an der Stromerzeugung beteiligt ist. Im Video wird Sauerstoff als Reaktionspartner von Wasserstoff in der Brennstoffzelle beschrieben.

💡Natriumborhydrid

Natriumborhydrid ist ein Chemikalie, das verwendet wird, um Wasserstoff zu produzieren. Im Video wird beschrieben, wie Natriumbohhydrid in Wasser aufgelöst wird, um eine konzentrierte Form von Wasserstoff für die Brennstoffzelle bereitzustellen.

💡Elektrofahrzeuge

Elektrofahrzeuge sind Fahrzeuge, die mit elektrischer Energie betrieben werden. Im Video wird die Verwendung von Wasserstoff in Elektrofahrzeugen diskutiert, insbesondere in Bezug auf ihre Reichweite und das einfache Betanken.

Highlights

Die Batterieleistung ist unzureichend, da sie nach kurzer Zeit leer ist, obwohl sie gerade aufgeladen wurde.

Es wird eine Drohne vorgestellt, die länger als 20 Minuten fliegen könnte, wenn sie mit Wasserstoff betrieben wird.

Wasserstoff als Brennstoff für Batterien wird diskutiert, da es eine erneuerbare Energiequelle ist, die aus Wasser gewonnen werden kann.

Wasserstoff kann in externen Verbrennungsmotoren verwendet werden, um die Effizienz zu erhöhen, benötigt jedoch spezielle Modifikationen.

Brennstoffzellen, entdeckt von William Robert Grove, sind eine effiziente Art, Energie aus Wasserstoff zu gewinnen.

Eine Anleitung zur Selbstherstellung einer wasserstoffsauerstoffbrennstoffzelle wird gegeben.

Die Verwendung von Platin als Katalysator, um die Geschwindigkeit von Reaktionen zu erhöhen, wird erklärt.

Die Herstellung einer platinierten Elektrode aus Nickelschaum wird beschrieben, um Kosten zu sparen.

Die Verwendung von Hexachlorplattsäure zur Platinablagerung auf der Elektrode wird erläutert.

Die Bedeutung der NAFION-Folie in der Brennstoffzelle für den Transport von Wasserstoffionen wird erklärt.

Die Montage der selbstgebauten Brennstoffzelle mit zwei Spritzen, Ventilen und platinierten Elektroden wird gezeigt.

Der erste Test der Brennstoffzelle mit Wasserstoff aus einem Ballon und Luft zeigt eine Spannungserhöhung.

Die Funktionsweise der Brennstoffzelle wird erläutert, einschließlich der Rolle von Anode und Kathode.

Die Verwendung von Natriumbohydirid als konzentrierter Wasserstoffquelle zur Verbesserung der Brennstoffzelleffizienz wird besprochen.

Ein industrielles Brennstoffzell-Muster wird erhalten, das eine höhere Effizienz als die selbstgebauten Prototypen aufweist.

Ein Elektrolyseur wird verwendet, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten, um die Brennstoffzelle zu versorgen.

Die Leistungsfähigkeit der industriellen Brennstoffzelle wird demonstriert, indem sie einen kleinen Motor antriebt.

Die potenziellen Anwendungen von Wasserstoff in Drohnen und Elektrofahrzeugen für erhöhte Reichweite werden diskutiert.

Die Zukunft der Wasserstoffproduktion und die Entwicklung von Elektrolysetechnologien zur Senkung der Kosten werden betrachtet.

Die Herausforderungen der aktuellen Wasserstoffzellen, insbesondere die Kosten für Platinkatalysatoren, werden thematisiert.

Die Hoffnung auf zukünftige Verbesserungen und die Verbreitung von umweltfreundlichen Autos mit Wasserstoffantrieb wird ausgesprochen.