Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik: Erzeugung, Speicherung, Anwendung, 2. Auflage (ATZ MTZ-Fachbuch) 3834810274, 9783834810274

Table of contents :
Cover......Page 1
Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik, 2. Auflage (Vieweg+Teubner Verlag, 2010)......Page 3
ISBN 978-3-83 48-1027-4......Page 4
Vorwort zur 1. Auflage......Page 5
Vorwort zur 2. Auflage......Page 6
Inhaltsverzeichnis......Page 7
Lateinische Fonnelzeichen......Page 11
Griechische Formelzeichen......Page 12
Weitere Indices und Abkürzungen......Page 13
Anmerkung......Page 16
1 Energie und Umwelt......Page 17
1.1 Bevölkerung, Energiebedarf und Ressourcen......Page 18
1.2 Emissionen, Umwelt und Klima......Page 23
1.3.1 Well-to-Tank Wirkungsgrade und CO2-Emissionen......Page 26
1.3.2 Tank-to-Wheel Wirkungsgrade und CO2-Emissionen......Page 32
1.3.3 Well-to-Wheel Wirkungsgrade und CO2 -Emissionn ......Page 34
2 Geschichtliches......Page 36
3.2 Thermodynamischer Zustand......Page 46
3.3 Stoffeigenschaften......Page 53
3.4.1 Isotope......Page 56
3.4.2 Atomspin......Page 57
3.5 Chemische Verbindungen......Page 59
3.5.1 Hydride......Page 60
3.5.2 Verbindungen mit Kohlenstoff......Page 61
3.6 Verbrennung......Page 63
3.6.1 Bruttoreaktionsgleichung......Page 64
3.6.2 Chemisches Gleichgewicht......Page 68
3.6.3 Reaktionskinetik......Page 70
3.6.4 Kettenreaktion......Page 71
4.1 Überblick......Page 74
4.2.1 Benzinreformierung ......Page 76
4.2.3 Chlor-Alkali-Elektrolyse......Page 77
4.3 Reformierung......Page 78
4.3.1 Dampfreformierung......Page 79
4.3.2 Partielle Oxidation......Page 80
4.4.1 Cracken......Page 82
4.5 Vergasung......Page 83
4.5.2 Thermolyse oder Pyrolyse......Page 84
4.5.5 Vergaser bauarten......Page 85
4.5.6 Pyrolyse von Glycerin......Page 87
4.6 Reinigung ......Page 88
4.6.1 Reinigung der Ausgangsstoffe......Page 89
4.6.2 Reinigung des Endprodukts......Page 90
4.7.1 Grundlagen......Page 92
4.7.2 Elektrolysesysteme......Page 97
4.8.1 Gnmdlagen......Page 99
4.8.2 Die Reaktion von NaK und Wasser......Page 101
4.9 Biologische Herstellungsverfahren ......Page 106
4.9.2 Biophotolyse......Page 107
4.9.3 Fermentation......Page 109
5.1 Gasförmige Speicherung......Page 110
5.1.1 Verdichtung and Expansion......Page 111
5.1.2 Tanksysteme und Infrastruktur......Page 113
5.2 Flüssige Speicherung......Page 118
5.2.1 Verllüssigung......Page 119
5.2.2 Verdichtung des flüssigen Wasserstoffs......Page 121
5.2.3 Tanksysteme und Infrastruktur......Page 125
5.3 Hybride Speicherung......Page 128
5.4.1 Physikalische und chemische Adsorption......Page 130
5.4.2 Chemische Absorption......Page 131
5.5 Zusammenfassung und Vergleich der Energiedichten......Page 134
5.6.1 Anlage am HyCentA......Page 139
5.6.2 Thermodynamisches Modell......Page 142
5.6.3 Druckaulbauverhalten im thermodynamischen Gleichgewicht......Page 145
5.6.4 Druckaulbauverhalten im thermodynamischen Ungleichgewicht......Page 152
5.6.5 Boll-Off-Verhalten......Page 157
5.6.6 Abkühlen von Leitungen und Befüllen des Konditionierbehälters......Page 158
5.6.7 Rückgasverhalten beim Befüllen eines LH2 Tanks ......Page 163
6 Verbrennungsmotoren......Page 166
6.1 Relevante Stoffeigenschaften von Wasserstoff im Verbrennungsmotor......Page 167
6.2 Einteilung und Gliederungsmerkmale......Page 170
6.3 H2-Betrieb mit äußerer Gemischbildung ......Page 174
6.4 Innere Gemischbildung bzw. H2-Direkteinblasung ......Page 177
6.4.1 Verbrennungsverhalten bei Wasserstoff-Direkteinblasung......Page 182
6.4.2 Ladungsschichtung......Page 184
6.4.3 Verbrennungssteuerung......Page 187
6.4.4 H2-Verbrennung mit Selbstzündung......Page 190
6.5 Fahrzeuge mit Wasserstoffmotor......Page 193
7.1 Motivation und Besonderheiten der Gemische......Page 201
7.1.1 Eigenschaften von Erdgas, Biogas und Gemischen......Page 202
7.1.2 Auswirkungen auf die Verbrennung......Page 210
7.1.3 Betriebsstrategien......Page 215
7.2 Aufbau eines Prototypenfahrzeugs......Page 216
7.2.1 Motoradaption......Page 217
7.2.2 Fahrzeugadaption......Page 219
7.2.3 Elektronisches Gas-Sicherheitssystem (ELGASS)......Page 223
7.2.4 Zulassu ng. Betr ieb und Wertung......Page 227
7.3 Weitere Anwendungen......Page 228
8 Brennstoffzellen......Page 232
8.1 Prinzip der Brennstoffzelle......Page 234
8.2 Kenngrößen der Brennstoffzelle......Page 235
8.3 Aufbau von Brennstoffzellen......Page 239
8.4 Arten von Brennstoffzellen......Page 242
8.5.1 Portable Brennstoffzellen......Page 252
8.5.2 Stationäre Brennstoffzellen......Page 253
8.5.3 Mobile Brennstoffzellen zu Lande......Page 256
8.5.4 Mobile Brennstoffzellen zu Wasser......Page 263
9 Weitere Anwendungen......Page 267
9.1 Raffinerieprozesse......Page 268
9.1.2 Hydrocracken......Page 270
9.2.1 Haber-Bosch-Verfahren......Page 271
9.2.2 Fischer-Tropsch-Verfahren......Page 273
9.2.4 Halbleiterindustrie......Page 275
9.2.7 Wasseraufbereitung......Page 276
9.3.2 Schweißen und Schneiden......Page 277
9.4 Energietec hnik und Verkehrstechni k......Page 279
10.1 Werkstoffe......Page 282
10.2.1 Verordnungen und Richtlinien in der EU......Page 284
10.2.2 Die Genehmigung von Kraftfahrzeugen in der EU......Page 291
10.2.3 Normen und technische Regelwerke......Page 294
10.2.4 Vergleichender Brandversuch für Fahrzeugtanks......Page 297
10.2.5 Prüfstände für Wasserstoffanwendungen......Page 298
10.2.6 Sicherheit am HyCentA......Page 304
Literatur......Page 309
Sachwortverzeichnis......Page 325