Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik (eBook)

Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Manfred Klell ist Professor für Angewandte Thermodynamik an der Technischen Universität Graz und Geschäftsführer sowie Wissenschaftlicher Leiter der HyCentA Research GmbH, des österreichischen Forschungszentrums für Wasserstoff.Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Helmut Eichlseder ist Professor für Verbrennungsmaschinen und Vorstand des Instituts für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik an der Technischen Universität Graz.Dipl.-Ing. Dr. techn. Alexander Trattner ist Technischer Leiter der HyCentA Research GmbH, des österreichischen Forschungszentrums für Wasserstoff.

Vorwort 6
Formelzeichen, Indizes und Abkürzungen 8
Inhaltsverzeichnis 15
1 Energiewende und Wasserstoffwirtschaft 19
1.1 Vision 19
1.2 Motivation 20
1.3 Umsetzung 28
2 Geschichtliches 48
3 Grundlagen 61
3.1 Vorkommen 61
3.2 Thermodynamischer Zustand 62
3.3 Stoffeigenschaften 69
3.4 Chemische Eigenschaften 71
3.5 Chemische Verbindungen 74
3.6 Verbrennung 79
4 Erzeugung 86
4.1 Übersicht 86
4.2 Elektrolytische Spaltung von Wasser 88
4.3 Reformierung 106
4.4 Vergasung 110
4.5 Reinigung 113
4.6 Direkte Spaltung von Kohlenwasserstoffen 115
4.7 Chemische Spaltung von Wasser 116
4.8 Biologische Herstellungsverfahren 119
4.9 Wasserstoff als Nebenprodukt 122
5 Speicherung und Transport 124
5.1 Übersicht 124
5.2 Gasförmige Speicherung 129
5.3 Flüssige Speicherung 136
5.4 Hybride Speicherung 148
5.5 Speicherung in physikalischen und chemischen Verbindungen 150
6 Brennstoffzellen 155
6.1 Prinzip und Kenngrößen der Brennstoffzelle 159
6.2 Typen von Brennstoffzellen 167
6.3 Aufbau von Brennstoffzellen 177
6.4 Anwendung in der Fahrzeugtechnik 192
6.5 Andere Anwendungen 203
7 Verbrennungsmotoren 213
7.1 Relevante Stoffeigenschaften von Wasserstoff im Verbrennungsmotor 214
7.2 Einteilung und Gliederungsmerkmale 219
7.3 Wasserstoff-Betrieb mit äußerer Gemischbildung 223
7.4 Innere Gemischbildung bzw. Wasserstoff-Direkteinblasung 226
7.5 Fahrzeuge mit Wasserstoffmotor 239
7.6 Betrieb mit Gemischen aus Wasserstoff und Methan 251
8 Weitere Anwendungen 273
8.1 Haber-Bosch-Verfahren 274
8.2 Hydrofining 276
8.3 Hydrocracking 276
8.4 Fischer-Tropsch-Verfahren 277
8.5 Methanolherstellung 278
8.6 Halbleiterindustrie 279
8.7 Analytische Chemie 279
8.8 Lebensmittelchemie 280
8.9 Wasseraufbereitung 280
8.10 Reduktion und Behandlung von Metallen 281
8.11 Schweißen und Schneiden 281
8.12 Energietechnik und Verkehrstechnik 282
9 Werkstoffe, Recht und Sicherheit 285
9.1 Werkstoffe 285
9.2 Recht und Sicherheit 288
Literatur 314
Sachverzeichnis 332