Physikalische Chemie
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Physikalische Chemie Ob Elektrochemie oder Quantenmechanik, das Feld der physikalischen Chemie ist weit! Hier könnt ihr Fragen von A wie Arrhenius-Gleichung bis Z wie Zeta-Potential stellen.

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Alt 18.12.2016, 03:40   #1   Druckbare Version zeigen
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PEM Elektrolyseur Rechnung

Hey,
Ich muss für eine Art Wettbewerb diese Rechnung hier ausführen, jedoch hatte Ich diese Dinge noch nicht in der Schule behandelt, daher frage Ich hier, ob mir das jemand erklären, und vielleicht vorrechnen kann! Danke im Vorraus! Hier die Aufgabenstellung:
Wenn an einem Model-PEM-Elektrolyseur eine Gleichspannung von 1,90V anliegt und ein Strom von 695mA fließt, wie lange dauert es dann, 750ml Wasser unter Normbedingungen zu produzieren? Der PEM-Elektrolyseur hat einen Wirkungsgrad vom 84%. Gehen sie vom oberen Hitzewert aus.
LG
Dorek
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Alt 18.12.2016, 11:46   #2   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Zitat:
wie lange dauert es dann, 750ml Wasser unter Normbedingungen zu produzieren?
Ich nehme an, daß Du "keine Ahnung" davon hast, was in einem Elektrolyseur passiert.
Normalerweise versteht man darunter die Zersetzung von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff, und nicht die Produktion von Wasser !
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Alt 18.12.2016, 15:34   #3   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Ahnung hab ich schon und meine Aufgabenstellung ist das nicht, ich denke mit produzieren ist verbrauchen gemeint!
LG
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Alt 18.12.2016, 17:08   #4   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Ich gehe eher davon aus, daß gefragt ist, wieviel Zeit zur Produktion von 750ml Wasserstoffgas gefragt ist, denn dazu würde die Bemerkung passen "bei Normalbedingungen", die nämlich bei Wasser überhaupt keinen Sinn ergäbe.
Das entspräche dann einer Wasserstoffmenge von n = 0,03348 mol , weil 1 mol Wasserstoff bei Normalbedingungen 22,4 Liter entspräche.
Um diese H2 Menge abzuscheiden wären 2*F*n an Ladungen nötig, das wären Q=6462 As (F=Faraday-Zahl)
Diese müßten von I=0,695A unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades {\eta=0,84} in der Zeit t erbracht werden. Es gilt also folgender Zusammenhang:
{Q={I*t* \eta}} Wenn Du diese Gleichung nach t auflöst, und alle Werte in SI-Einheiten einsetzt, bekommst Du die nötige Zeit in Sekunden heraus.
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.12.2016, 17:38   #5   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Danke für die Antwort!
Ich habe jetzt
6462 = 0,695A*t*0,84 ausgerechnet und habe für t=3772,51565s bzw t=62,87526min bekommen. Ist das richtig oder habe Ich mich verrechnet?
Und ich hätte da noch zwei Fragen, warum 1 mol Wasserstoff 22,4 Liter entspricht und was genau diese Faraday Zahl ist und wie man auf Sie kommt ggf. wozu man sie braucht?
Danke im Vorraus
LG
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Alt 18.12.2016, 18:40   #6   Druckbare Version zeigen
Cunctator  
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Beiträge: 43
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Da bringt dich eine Literaturrecherche wahrscheinlich weiter. Ein Mol eines Gases nimmt unter Normalbedingungen immer 22,4 Liter ein. Darauf kommst du, wenn du das Ideale Gasgesetz pV=nRT nach dem Volumen umstellst und auflöst.
Dein Ergebnis solltest du nochmal nachrechnen.

LG
Cunctator ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.12.2016, 20:49   #7   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Aus der von Dir richtig angegebenen Zahlenwertgleichung erhalte ich aber ein anderes Ergebnis für t

F(Faradayzahl) gibt an wieviel Elektronen pro mol eines einwertigen Ions benötigt werden um es zu bilden, oder zu entladen.
Beispiel: {1H^+ +1e^-\to 1H}
bzw. {1mol H^+1mol\,e^-\ (6,023*10^{23}e^-)\to 1mol H}
und
{1 mol \,e^- =6,023*10^{23}e^- = 96500\,As/mol\,=1F}

und: Die Aufgabe ist doch sicher aus einem Wettbewerb. Ich fände es unfair, wenn Du mit den hier gezeigten Kenntnissen anderen, die selbst nachgedacht haben, mit "fremdem Wissen" Konkurrenz machst. Etwas anderes wäre es, wenn Du auf diese Art Dein Wissen erweitern möchtest. Dazu ist auch dieses Forum da !
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.12.2016, 20:53   #8   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Ja ist sie auch, jedoch sind dies Dinge die ich im Unterricht noch nicht einmal Ansatzweise behandelt habe, deshalb der Grund warum Ich die Frage gestellt habe.
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Alt 18.12.2016, 21:03   #9   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Hmm das hier kann doch aber nicht stimmen, dass es so kurz ist!
6462=0,695A*t*0,84
t=0,695A*0,84/6462
t=0.00009034354
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Alt 18.12.2016, 21:25   #10   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: PEM Elektrolyseur Rechnung

Du kannst ja nicht einmal eine einfache Gleichung umstellen...
Wenn: {Q=I*t*\eta }
dann ist:
{t={Q\over I\cdot \eta}}
Da kommt bei mir etwas mehr als 3 Stunden und 4 Minuten heraus
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Stichworte
elektrolyse, pem, sauerstoff, spannung, wasserstoff

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