Benutzer:Nick B./EntwurfThermodynGrundlagen

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Thermodynamische Grundlagen

Da nach dem Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz der Thermodynamik) keine Energie verschwinden kann und bei chemischen Reaktionen auch immer Entropieänderungen auftreten, muss eine reversible Brennstoffzelle diese Entropieänderungen durch einen reversiblen Wärme- oder Energietransport über die Systemgrenzen der Zelle hinweg ausgleichen können.

Als Grundvoraussetzung muss gefordert werden, dass die Brennstoffzelle ihre maximale, reversible Arbeit bei der Verbrennungsreaktion leistet. Es gilt bei einer bekannten Temperatur der Zelle nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik:

$\Delta ^{r}S\!\,-{\frac {q_{BZrev}}{T_{BZ}}}=0$, mit $\Delta ^{r}\!\,S$ Entropieänderung der Brennstoffzelle (BZ), $q_{\!\,BZrev}$ Reversible Wärme der BZ und $T_{\!\,BZ}$ Temperatur der BZ

Da nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik für die Reaktionsenthalpie $\Delta \!\,^{r}H$ gilt:

$q_{BZrev}+w_{tBZrev}=\Delta ^{r}\!\,H$, mit $w_{\!\,tBZrev}$ Reversible Arbeit der BZ,

folgt daraus durch Kombination der beiden obigen Gleichungen für die reversible Arbeit:

$w_{\!\,tBZrev}=\Delta ^{r}\!\,H-T_{BZ}\cdot \Delta ^{r}\!\,S$

Die reversible Arbeit hängt also neben der eigentlichen Reaktionsenthalpie auch direkt von der Temperatur und der Änderung der Reaktionsentropie ab.

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