Rendement

[GoRäikkönen!!!]

Weet iemand hoe ik het beste het rendement van een brandstofcel m.b.v. een practicum kan berekenen?
Brandstofcel=electrochemische cel

GoRäikkönen!!! schreef:
Weet iemand hoe ik het beste het rendement van een brandstofcel m.b.v. een practicum kan berekenen?
Brandstofcel=electrochemische cel

Eb=energie toegevoegde brandstof
Eo=opgeleverde bruikbare energie (en geen Evangelische Omroep )

Eo/Eb*100%=rendement (in) procenten)


Of bedoel je het ingewikkeld?

[GoRäikkönen!!!]

Ja iets ingewikkelder graag, want tot daar was ik ook wel gekomen. wat is bijvoorbeeld die ingaande energie is dat het aantal joule waterstof of is dat het potentiaalverschil tussen de elektroden maal het amperage ofzo. en ook zou ik graag willen weten hoe je die uitgaande energie berekend.

GoRäikkönen!!! schreef:
Ja iets ingewikkelder graag, want tot daar was ik ook wel gekomen. wat is bijvoorbeeld die ingaande energie is dat het aantal joule waterstof of is dat het potentiaalverschil tussen de elektroden maal het amperage ofzo. en ook zou ik graag willen weten hoe je die uitgaande energie berekend.

-Ingaande energie-

De ingaande energie is de totale energie van de brandstof minus de totale energie van de brandstof na verbranding, dus de verbrandingsproducten. Dit verschil wordt de verbrandingswarmte, verbrandingsenthalpie of de stookwaarde genoemd, deze waarden is op te zoeken in boekjes zoals Binas. Het zijn allemaal andere benamingen voor hetzelfde. De stookwaarde voor waterstof die in Binas geeft is 10.8*10^6 J/m-3 of 3.0kWh/m-3. Bij verbranding levert de brandstof dus per vierkante meter 10.8*10^6 J = 3.0 kWh op.

-Uitgaande energie-

Deze energie is altijd exact gelijk aan de ingaande energie. Voor het rendement wil je echter de uitgaande energie weten die je ook daadwerkelijk gebruikt. Ik weet niet wat het nut van deze cel is. Als je het gebruik ervan geeft kan ik eigenlijk pas verder.

Globaal kan ik zeggen als het nut hitte leveren is, dat dan het rendement zo goed als 100% is. Als het nut beweging leveren is, dan zit je volgens mij toch al maar richting de 50%.

[GoRäikkönen!!!]

Ik schreef:
-Ingaande energie-

De ingaande energie is de totale energie van de brandstof minus de totale energie van de brandstof na verbranding, dus de verbrandingsproducten. Dit verschil wordt de verbrandingswarmte, verbrandingsenthalpie of de stookwaarde genoemd, deze waarden is op te zoeken in boekjes zoals Binas. Het zijn allemaal andere benamingen voor hetzelfde. De stookwaarde voor waterstof die in Binas geeft is 10.8*10^6 J/m-3 of 3.0kWh/m-3. Bij verbranding levert de brandstof dus per vierkante meter 10.8*10^6 J = 3.0 kWh op.

-Uitgaande energie-

Deze energie is altijd exact gelijk aan de ingaande energie. Voor het rendement wil je echter de uitgaande energie weten die je ook daadwerkelijk gebruikt. Ik weet niet wat het nut van deze cel is. Als je het gebruik ervan geeft kan ik eigenlijk pas verder.

Globaal kan ik zeggen als het nut hitte leveren is, dat dan het rendement zo goed als 100% is. Als het nut beweging leveren is, dan zit je volgens mij toch al maar richting de 50%.

Je hebt over stookwaardes maar er wordt toch helemaal niks verbrandt. Er worden alleen elektronen overgedragen (redoxreactie) en daar wil ik dan graag de energie van weten.

GoRäikkönen!!! schreef:
Je hebt over stookwaardes maar er wordt toch helemaal niks verbrandt. Er worden alleen elektronen overgedragen (redoxreactie) en daar wil ik dan graag de energie van weten.

Is dat het electrodepotentiaal?


Leg eens eits over die brandtstofcel uit, want dat volg ik niet...

[GoRäikkönen!!!]

Ik schreef:
Is dat het electrodepotentiaal?


Leg eens eits over die brandtstofcel uit, want dat volg ik niet...

dat weet ik dus niet helemaal zeker maar volgens mij is het wel het elektrode potentiaal.

brandstofcel is eigenlijk een veredelde alkaline-batterij alleen zijn bij deze cel de stoffen waterstof en zuurstof ipv zink

GoRäikkönen!!! schreef:
dat weet ik dus niet helemaal zeker maar volgens mij is het wel het elektrode potentiaal.

brandstofcel is eigenlijk een veredelde alkaline-batterij alleen zijn bij deze cel de stoffen waterstof en zuurstof ipv zink

Volgens mij krijg je dan 2 H2 + O2 --> 2 H2O

Maar waarom zou het met elektronenoverdracht werken? H2 en O2 zijn immers niet geladen, nietwaar?
Volgens mij werk in dit geval met bindingsenergieen. De bindingsenergie van H-H = -4,36 van O=O = -4,98 en van H-O (H2O) -4,635.
(ALLE waarden in 10^5 J mol^-1 bij T = 298K, per mol binding)
(Binas tabel 58, bindingsenergieen))

-Om de 2 H-H te verbreken is dus 2 * 4,36 = 8,72 nodig.
-Om de O=O te verbreken is dus 4,98 nodig.
+Om 2 HH te laten onstaan is dus 2 * 2 * -4,635 = -18,54 nodig
Het is een verbindingsenergie, indien een verbinding onstaat komt er energie vrij, daarom is een verbindingsenergie negatief.
-8,72
-4,98
+18,54
---------
-13,72
+18,54
---------
+4,82

Er onstaat dus bij de omzetten van 2 mol H2 + en 1 mol O2 naar 2 mol H2O een energie van +4,82*10^5 J mol^-1 bij T = 298K.


Je kan de eenheid mol omrekenen naar de eenheid gewicht, hierdoor weet je dus hoeveel bruikbare energie de cel op zal leveren indien deze een rendement van 100% heeft.

[mathfreak]

Ik schreef:
Volgens mij krijg je dan 2 H2 + O2 --> 2 H2O

Maar waarom zou het met elektronenoverdracht werken? H2 en O2 zijn immers niet geladen, nietwaar?

De reactie die jij geeft is de nettoreactie. Je moet in dit geval de volgende 2 halfreacties beschouwen:
O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e^-->4OH^-(aq)
2H₂(g)->4H⁺(aq)+ 4e^-.
Optellen van deze 2 halfreacties geeft de door jou genoemde nettoreactie. De gebruikte elektrolyt is een geconcentreerde kaliumhydroxide-oplossing, O₂ fungeert als oxidator, H₂ als reductor.

[lililo]

hey kan er me iemand helpen met mijn taak wiskunde

[Tampert]

lililo schreef:
hey kan er me iemand helpen met mijn taak wiskunde

hierklikken en je vraag stellen...?

[GoRäikkönen!!!]

mathfreak schreef:
De reactie die jij geeft is de nettoreactie. Je moet in dit geval de volgende 2 halfreacties beschouwen:
O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e^-->4OH^-(aq)
2H₂(g)->4H⁺(aq)+ 4e^-.
Optellen van deze 2 halfreacties geeft de door jou genoemde nettoreactie. De gebruikte elektrolyt is een geconcentreerde kaliumhydroxide-oplossing, O₂ fungeert als oxidator, H₂ als reductor.

maar weet jij dan ook wat die E(in) is. Want ik weet dus niet of dat nou de vormingswarmte van water is of iets anders. De uitgaande energie van de cel is 800mW dat heb ik opgezocht. Alleen weet ik nu de Ein dus niet. En ik weet ook niet hoe je die berekend. en die heb ik nodig om het rendement te berekenen.

[mathfreak]

GoRäikkönen!!! schreef:
maar weet jij dan ook wat die E(in) is. Want ik weet dus niet of dat nou de vormingswarmte van water is of iets anders. De uitgaande energie van de cel is 800mW dat heb ik opgezocht. Alleen weet ik nu de Ein dus niet. En ik weet ook niet hoe je die berekend. en die heb ik nodig om het rendement te berekenen.

Weet je ook op grond van welke reactie de uitgaande energie berekend is? Overigens wordt energie uitgedrukt in Joule(J). Wat jij noemt is de uitgaande energie per seconde ofwel het uitgaande vermogen. Volgens mij kun je het beste uitgaan van de laatste reply van Ik om het rendement te kunnen berekenen.

GoRäikkönen!!! schreef:
Weet iemand hoe ik het beste het rendement van een brandstofcel m.b.v. een practicum kan berekenen?
Brandstofcel=electrochemische cel

Misschien kan je even geven wat precies de opgave/opdracht is. Welke stof het is, wat voor hoofdstuk en dat soort dingen. Dan is he tmogelijk een wat onderbouwdere reactie te geven dan nu mogelijk is. Want echt duidelijk is het toch nog niet volgens mij... als je hulp wilt tenminste. Waar is het eigenlijk voor?

[GoRäikkönen!!!]

Het is voor mijn profielwerkstuk. Ik heb als onderwerp de brandstofcel, en het bijbehorende practicum daarbij is het rendement van de brandstofcel. ik moet nu een werkplan maken en daar moet in staan welke spullen ik allemaal nodig heb, een proefopstelling en hoe ik dat practicum ga uitvoeren en welke formules ik daarbij nodig heb. Ik weet dus alleen niet wat nou die in- en uitgaande energieën zijn in joules. Zelf dacht ik voor E(in) de vormingswarmten van waterstof en zuurstof, maar omdat die niet in de binas staan de vormingswarmte van H2O(g) en dan mbv reactievergelijking H2 en O2 uitrekenen. En bij E(uit) dacht ik aan het potentiaalverschil wat bij H2 en O2 1,23V is maal het amperage. Maar beide energieën kloppen volgens mij niet en zijn ook helemaal nergens op gebasseerd.

Op een of andere amerikaanse site had ik gelezen dat het rendement van een brandstofcel N=dG/dH is. waarbij dG de chemische energie is of Gibbs energie en dH de "total heat energy or enthalphy energy" is.
een of andere amerikaanse site
en voor mathfreak is hier dat uitgangsvermogen.
link

ik hoop dat jullie hier wat aan hebben en mij nu kunnen helpen

voor een beetje uitgebreide uitleg van de brandstofcel heb ik ook een site gevonden

werking brandstofcel

GoRäikkönen!!! schreef:
Het is voor mijn profielwerkstuk. Ik heb als onderwerp de brandstofcel, en het bijbehorende practicum daarbij is het rendement van de brandstofcel. ik moet nu een werkplan maken en daar moet in staan welke spullen ik allemaal nodig heb, een proefopstelling en hoe ik dat practicum ga uitvoeren en welke formules ik daarbij nodig heb. Ik weet dus alleen niet wat nou die in- en uitgaande energieën zijn in joules. Zelf dacht ik voor E(in) de vormingswarmten van waterstof en zuurstof, maar omdat die niet in de binas staan de vormingswarmte van H2O(g) en dan mbv reactievergelijking H2 en O2 uitrekenen. En bij E(uit) dacht ik aan het potentiaalverschil wat bij H2 en O2 1,23V is maal het amperage. Maar beide energieën kloppen volgens mij niet en zijn ook helemaal nergens op gebasseerd.

Op een of andere amerikaanse site had ik gelezen dat het rendement van een brandstofcel N=dG/dH is. waarbij dG de chemische energie is of Gibbs energie en dH de "total heat energy or enthalphy energy" is.
een of andere amerikaanse site
en voor mathfreak is hier dat uitgangsvermogen.
link

ik hoop dat jullie hier wat aan hebben en mij nu kunnen helpen

voor een beetje uitgebreide uitleg van de brandstofcel heb ik ook een site gevonden

werking brandstofcel

Eerst zelf logisch nadenken, dan hulp vragen aan leraar/;erares, en anders misschien toch een onderwepr dat jou beter ligt nemen?

[mathfreak]

GoRäikkönen!!! schreef:
Zelf dacht ik voor E(in) de vormingswarmten van waterstof en zuurstof, maar omdat die niet in de binas staan de vormingswarmte van H2O(g) en dan mbv reactievergelijking H2 en O2 uitrekenen. En bij E(uit) dacht ik aan het potentiaalverschil wat bij H2 en O2 1,23V is maal het amperage. Maar beide energieën kloppen volgens mij niet en zijn ook helemaal nergens op gebasseerd.

Op een of andere amerikaanse site had ik gelezen dat het rendement van een brandstofcel N=dG/dH is. waarbij dG de chemische energie is of Gibbs energie en dH de "total heat energy or enthalphy energy" is.
een of andere amerikaanse site
en voor mathfreak is hier dat uitgangsvermogen.
link

ik hoop dat jullie hier wat aan hebben en mij nu kunnen helpen

voor een beetje uitgebreide uitleg van de brandstofcel heb ik ook een site gevonden

werking brandstofcel

Dat je de vormingswarmte van waterstof en zuurstof niet kon vinden is niet zo vreemd, aangezien de vormingswarmte van een element per definitie nul wordt gesteld. Je formule voor het rendement zegt me op zich wel wat. In tabel 36C van Binas vind je de formule voor de Gibbsenergie, uitgedrukt in de enthalpie en de entropie. In tabel 64 van Binas vind je de entropiewaarden voor verbindingen en elementen. Samen met de vormingswarmte voor water in tabel 57A van Binas en de formule voor het rendement die je gevonden hebt moet het zo naar mijn idee mogelijk zijn het rendement te berekenen. Voor de temperatuur T kun je 298 K nemen.

[GoRäikkönen!!!]

mathfreak schreef:
Dat je de vormingswarmte van waterstof en zuurstof niet kon vinden is niet zo vreemd, aangezien de vormingswarmte van een element per definitie nul wordt gesteld. Je formule voor het rendement zegt me op zich wel wat. In tabel 36C van Binas vind je de formule voor de Gibbsenergie, uitgedrukt in de enthalpie en de entropie. In tabel 64 van Binas vind je de entropiewaarden voor verbindingen en elementen. Samen met de vormingswarmte voor water in tabel 57A van Binas en de formule voor het rendement die je gevonden hebt moet het zo naar mijn idee mogelijk zijn het rendement te berekenen. Voor de temperatuur T kun je 298 K nemen.

Ok hartstikke bedankt hier heb ik echt heel veel aan. Ik wist niet dat die formule van de Gibbsenergie in de binas stond.

[GoRäikkönen!!!]

mathfreak schreef:
Dat je de vormingswarmte van waterstof en zuurstof niet kon vinden is niet zo vreemd, aangezien de vormingswarmte van een element per definitie nul wordt gesteld. Je formule voor het rendement zegt me op zich wel wat. In tabel 36C van Binas vind je de formule voor de Gibbsenergie, uitgedrukt in de enthalpie en de entropie. In tabel 64 van Binas vind je de entropiewaarden voor verbindingen en elementen. Samen met de vormingswarmte voor water in tabel 57A van Binas en de formule voor het rendement die je gevonden hebt moet het zo naar mijn idee mogelijk zijn het rendement te berekenen. Voor de temperatuur T kun je 298 K nemen.

Wat alleen jammer is dat je nu wel het rendement kan uitrekenen maar dat is alleen maar theoretisch en niet praktisch wat is dus nodig heb.