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Physik » Chemie » Wasserstoff - Speicherung - Tanken
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Kein bestimmter Bereich Wasserstoff - Speicherung - Tanken
imhotep
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Themenstart: 2020-07-20


Hallo,
ich habe eine Wasserstoff-Kartusche (Experimentierkasten) und wenn ich das Ventil öffne (H2-Gas strömt raus), dann wird die Kartusche ganz kalt. Wenn ich die Flasche schüttel (ähnlich wie beim Feuerzeug), dann höre ich eine Flüssigkeit darin. Wie verhalten sich solche Gase prinzipiell, Wasserstoff kommt ja auch beim Auto zum Einsatz und es einige wenige Wassersotff-Tankstellen. Wenn z.B. ein Auto mit ca. 5Kg geladen wird, dann ist der Tankstutzen am Auto komplett eingefroren in einem Video bei Youtube.

Allgemeine Verständnisfragen:
1. Ist der Wassersotff in der Kartusche Flüssig? Falls ja, was sorgt dafür, dass die Flüssigkeit beim Entweichen zu einem Gas wird?
2. Welche Temperatur ist ca. in der Kartusche die ganze Zeit vorhanden?
3. Wird beim Laden eines Wasserstoff-Tanks (z.B. Auto) dieser zusätzlich gekühlt oder wie funktioniert das?

Danke Euch.
Imhotep



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thureduehrsen
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.1, eingetragen 2020-07-20


Hallo imhotep,

kannst du mit der allgemeinen Gasgleichung etwas anfangen?

mfg
thureduehrsen


[Verschoben aus Forum 'Physik' in Forum 'Chemie' von thureduehrsen]


-----------------
sammeltlemmas.blogspot.de/

https://www.informatik.uni-kiel.de/~tdu/



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imhotep
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2020-07-20


Hallo, erstmal Danke für die Hilfe. Ich habe zwar mit der Formel etwas jongliert, aber ein einleitender Text zu den Fragen würde mir wohl mehr Erkenntnis brinen...



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jacha2
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.3, eingetragen 2020-07-21


Salut,
Das hängt von Druck und Temperatur ...
2020-07-20 19:12 - imhotep im Themenstart schreibt: ...Allgemeine Verständnisfragen:
1. Ist der Wassersotff in der Kartusche Flüssig?
...im Innern der Kartusche ab. Das von Dir behauptete Geräusch ist ein Indikator dafür, daß die beiden Phasen koexistieren.
2020-07-20 19:12 - imhotep im Themenstart schreibt: ...Falls ja, was sorgt dafür, dass die Flüssigkeit beim Entweichen zu einem Gas wird?
Der aus dem Phasendiagramm für H2 ablesbare Umstand, daß diese Substanz bei Raumtemperatur stabil nur in gasförmigem Zustand existiert und die Verdampfungsenthalpie der Umgebung entnehmen kann.
2020-07-20 19:12 - imhotep im Themenstart schreibt: ...2. Welche Temperatur ist ca. in der Kartusche die ganze Zeit vorhanden?
Das hängt von der Art der Speicherung ab. Solange uns nichts weiter über diese Kartusche mitgeteilt wird, können wir nur mutmaßen.
2020-07-20 19:12 - imhotep im Themenstart schreibt: ...3. Wird beim Laden eines Wasserstoff-Tanks (z.B. Auto) dieser zusätzlich gekühlt oder wie funktioniert das?
Niederdruck-Kryotanks werden im Allgemeinen durch das 'flüssige Gas' selbst beim Befüllen dadurch gekühlt, daß ein Teil dieser Flüssigkeit verdampft und die vorerwähnte Verdampfungsenthalpie der Umgebung, also den Wandungen, von denen es umgeben ist, entzieht. Wo die Isolation besonders dünn ist, also bspw. am Einfüllstutzen, sieht man die Abkühlung indirekt an der Bildung von Rauhreif.

Größere Tanks werden sinnvollerweise über ein Zweileitungssystem befüllt, indem der aus dem zu befüllenden Tank entweichende Gasstrom aufgefangen und in die Speicheranlage zurückgeführt und dort wiederverflüssigt wird. Was also nach außen wie eine einzige Leitung aussieht, kann in Wirklichkeit aus koaxialen Leitungen bestehen.

Adieu



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imhotep
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2020-07-21


Hallo,
es handelt sich dabei um einen Metallhydridspeicher MHS-20. Leider kann ich da nicht durchsehen und auch keine Temparatur drinnen messen :) von daher bin ich für alle Infos dankbar...



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jacha2
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.5, eingetragen 2020-07-21


Salut,

wie der Name "Hydrid" sagt,
2020-07-21 22:18 - imhotep in Beitrag No. 4 schreibt:

es handelt sich dabei um einen Metallhydridspeicher MHS-20. Leider kann ich da nicht durchsehen und auch keine Temparatur drinnen messen :) von daher bin ich für alle Infos dankbar...

...handelt es sich um einen chemischen Speicher, bei dem Wasserstoff nicht als Fluid sondern chemisch gebunden an einem Metall in einem mehr oder minder porösen Metallblock vorliegt, aus dem es durch Wärme ausgetrieben wird.

Wenn keine interne Wärmequelle vorhanden ist, hat das Gebilde irgendwann die Temperatur seiner Umgebung angenommen.

Es gehört also einer ganz anderen Klasse als die in Erprobung befindlichen Kryotanks (für Erdgas bspw. in LKW als Alternative zu Drucktanks) an. Die sind nur ab einer gewissen Größe sinnvoll zu fertigen.

Adieu



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imhotep
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2020-07-22


dann strömt also durch Öffnen des Ventils Wärme in das Innere und warum wird die Kartusche dann viel kälter?



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jacha2
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.7, eingetragen 2020-07-22


Salut,

mangels genauer Kenntnis der Materialien und des inneren Aufbaus ...
2020-07-22 21:56 - imhotep in Beitrag No. 6 schreibt:
dann strömt also durch Öffnen des Ventils Wärme in das Innere und warum wird die Kartusche dann viel kälter?
... bleiben nur die Gesetze der Thermodynamik.Die Löslichkeit von H2 in der Metallmatrix ist womöglich druckabhängig und das Öffnen des Ventil verschiebt das Gleichgewicht, dessen Ausströmen weiteres Hydrid reagieren läßt.
Solche eine chemische Reaktion oder eher Desorption erfordert bspw. eine gewisse Aktivierungsenergie. Diese wird der Umgebung entnommen, also der Metallmatrix, die demnach auskühlt, und diese Kältewelle erreicht irgendwann die Wand des Gefäßes, wo sie von außen wahrgenommen werden kann. Es läuft also eine Art diabatische Expansion des Wasserstoffes ab.

Beim Befüllen - falls das Gerät überhaupt reversibel konstruiert ist - müßte es sich demnach mehr aufheizen als durch die Druckbefüllung allein.

Adieu



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imhotep
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2020-07-23


Hallo Jacha2,
ja, diese Kartusche kann/konnte damals auch aufgeladen werden...Könnte es sein, dass im Automobil beim Aufladen ein solcher H2-Tank gekühlt werden muss, wenn dieser an der Tankstelle aufgeladen wird?
Deine vielen Vokablen muss ich mal nacheinander googeln. Danke.



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Folgende Antworten hat der Fragesteller vermutlich noch nicht gesehen.
jacha2
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Zum letzten BeitragZum nächsten BeitragZum vorigen BeitragZum erstem Beitrag  Beitrag No.9, eingetragen 2020-07-24


Salut,
mit Hydridspeichern kenne ich mich nur oberflächlich aus.
2020-07-23 19:59 - imhotep in Beitrag No. 8 schreibt: ...Könnte es sein, dass im Automobil beim Aufladen ein solcher H2-Tank gekühlt werden muss, wenn dieser an der Tankstelle aufgeladen wird?
. Ja, ich nehme jedenfalls an, daß in Kfz Kryotanks zum Einsatz kommen, d.h. wie in meinem ersten Post erwähnt, eine Art Thermoskanne für flüssigen Wasserstoff. Der Tank wird also, wie dargestellt, durch den einströmenden Wasserstoff zwangsläufig gekühlt. Banal gesagt, der kann nur in sehr kaltem Zustand überhaupt in flüssiger Form existieren und wird aus großen Kryotanks portionsweise in die kleinen Kryotanks der Kfz geblasen, wobei ein Teil verdampft und die dazu notwendige Enthalpie der Umgebung entnimmt. Dieses durch Überdruckventile entweichende Wasserstoffgas führt man sinnvollerweise über eine Kältemaschine zurück in den Tankstellentank. Daher diese Reifbildung am Stutzen. Bei Raumtemperatur liegt Wasserstoff, egal, unter welchem Druck, nur gasförmig vor. Damit kommt man genausoweit wie mit einem Benzintank, der bloß noch Benzindampf enthält.
Adieu



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