Benutzer:Nick B./EntwurfThermodynGrundlagen

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2:31, 24. Feb. 2009‎ Cvf-ps Diskussion Beiträge‎ 4.273 Bytes +1.087‎ →‎Thermodynamische Grundlagen: +Ausbau nach Quelle rückgängigdanken [automatisch gesichtet]

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Da nach dem Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz der Thermodynamik) keine Energie verschwinden kann und bei chemischen Reaktionen auch immer Entropieänderungen auftreten, muss eine reversible Brennstoffzelle diese Entropieänderungen durch einen reversiblen Wärme- oder Energietransport über die Systemgrenzen der Zelle hinweg ausgleichen können.^[1]

Als Grundvoraussetzung muss gefordert werden, dass die Brennstoffzelle ihre maximale, reversible Arbeit bei der Verbrennungsreaktion leistet. Es gilt bei einer bekannten Temperatur der Zelle nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik:

${\displaystyle \Delta ^{r}S\!\,-{\frac {q_{BZrev}}{T_{BZ}}}=0}$, mit ${\displaystyle \Delta ^{r}\!\,S}$ Entropieänderung der Brennstoffzelle (BZ), ${\displaystyle q_{\!\,BZrev}}$ Reversible Wärme der BZ und ${\displaystyle T_{\!\,BZ}}$ Temperatur der BZ

Da nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik für die Reaktionsenthalpie ${\displaystyle \Delta \!\,^{r}H}$ gilt:

${\displaystyle q_{BZrev}+w_{tBZrev}=\Delta ^{r}\!\,H}$, mit ${\displaystyle w_{\!\,tBZrev}}$ Reversible Arbeit der BZ,

folgt daraus durch Kombination der beiden obigen Gleichungen für die reversible Arbeit:

${\displaystyle w_{\!\,tBZrev}=\Delta ^{r}\!\,H-T_{BZ}\cdot \Delta ^{r}\!\,S}$ ^[1]

Die reversible Arbeit hängt also neben der eigentlichen Reaktionsenthalpie auch direkt von der Temperatur und der Änderung der Reaktionsentropie ab.

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1. ↑ ^{a b} W. Winkler: Brennstoffzellenanlagen. Springer, 2002, ISBN 978-3-540-42832-9, S. 14–22.