Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik

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Otto Hochberg
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1 Helmut Eichlseder Manfred Klell Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik Erzeugung, Speicherung, Anwendung 2., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 228 Abbildungen und 29 Tabellen PRAXIS ATZ/MTZ-Fachbuch VIEWEG+ TEUBNER

2 VII Vorwortzur 1. Auflage V Vorwort zur 2. Auflage.-r VI Formelzeichen, Indizes und Abkürzungen XI 1 Energie und Umwelt Bevölkerung, Energiebedarf und Ressourcen Emissionen, Umwelt und Klima Wirkungsgradketten und CO2-Emissionen Well-to-Tank Wirkungsgrade und CO 2 -Emissionen Tank-to-Wheel Wirkungsgrade und CO 2 -Emissionen Well-to-Wheel Wirkungsgrade und CO 2 -Emissionen 18 2 Geschichtliches 21 3 Grundlagen Vorkommen Thermodynamischer Zustand Stoffeigenschaften Chemische Eigenschaften Isotope Atomspin Spektrallinien Chemische Verbindungen Hydride Verbindungen mit Kohlenstoff Zerlegung von Wasserstoffmolekülen ' Verbrennung...! Bruttoreaktionsgleichung Chemisches Gleichgewicht Reaktionskinetik Kettenreaktion 56 4 Erzeugung Überblick Wasserstoff als Nebenprodukt Benzinreformierung 61

3 VIII Ethenproduktion Chlor-Alkali-Elektrolyse Reformierung Dampfreformierung Partielle Oxidation Autotherme Reformierung Reformierung bei niedrigen Temperaturen Direkte Spaltung von Kohlenwasserstoffen Cracken Kvaemer-Verfahren Vergasung Trocknung Thermolyse oder Pyrolyse Oxidation Reduktion Vergaserbauarten Pyrolyse von Glycerin Reinigung Reinigung der Ausgangsstoffe Reinigung des Endprodukts Elektrolytische Spaltung von Wasser Grundlagen Elektrolysesysteme Chemische Spaltung von Wasser Grundlagen Die Reaktion von NaK und Wasser Biologische Herstellungsverfahren Enzyme der Wasserstofferzeugung Biophotolyse Fermentation,94 5 Speicherung und Transport Gasförmige Speicherung Verdichtung and Expansion Tariksysteme und Infrastruktur.; Flüssige Speicherung Verflüssigung Verdichtung des flüssigen Wasserstoffs ^ Tanksysteme und Infrastruktur Hybride Speicherung Speicherung in physikalischen und chemischen Verbindungen Physikalische und chemische Adsorption Chemische Absorption Zusammenfassung und Vergleich der Energiedichten 119

4 IX 5.6 Thermodynamische Analyse einer Flüssigwasserstoffinfrastruktur Anlage am HyCentA Thermodynamisches Modell Druckaufbauverhalten im thermodynamischen Gleichgewicht Druckaufbauverhalten im thermodynamischen Ungleichgewicht Boil-Off-Verhalten Abkühlen von Leitungen und Befüllen des Konditionierbehälters Rückgasverhalten beim Befüllen eines LH2 Tanks Verbrennungsmotoren Relevante Stoffeigenschaften von Wasserstoff im Verbrennungsmotor Einteilung und Gliederungsmerkmale H2-Betrieb mit äußerer Gemischbildung Innere Gemischbildung bzw. H2-Direkteinblasung Verbrennungsverhalten bei Wasserstoff-Direkteinblasung Ladungsschichtung Verbrennungssteuerung H2-Verbrennung mit Selbstzündung Fahrzeuge mit Wasserstoffmotor.: Gemische aus Wasserstoff und Methan Motivation und Besonderheiten der Gemische Eigenschaften von Erdgas, Biogas und Gemischen Auswirkungen auf die Verbrennung Betriebsstrategien Aufbau eines Prototypenfahrzeugs.': Motoradaption Fahrzeugadaption Elektronisches Gas-Sicherheitssystem (ELGASS) Zulassung, Betrieb und Wartung Weitere Anwendungen Brennstoffzellen > Prinzip der Brennstoffzelle Kenngrößen der Brennstoffzelle Aufbau von Brennstoffzellen Arten von Brennstoffzellen Anwendung der Brennstoffzelle Portable Brennstoffzellen Stationäre Brennstoffzellen Mobile Brennstoffzellen zu Lande Mobile Brennstoffzellen zu Wasser 250

5 X 9 Weitere Anwendungen Raffinerieprozesse Hydrofining Hydrocracken Chemie Haber-Bosch-Verfahren ; Fischer-Tropsch-Verfahren Methanolherstellung 263 9?2.4 Halbleiterindustrie Analytische Chemie Lebensmittelchemie Wasseraufbereitung Metallurgie Reduktion und Behandlung von Metallen Schweißen und Schneiden Energietechnik und Verkehrstechnik Werkstoffe, Recht und Sicherheit Werkstoffe Recht und Sicherheit Verordnungen und Richtlinien in der EU Die Genehmigung von Kraftfahrzeugen in der EU Normen und technische Regelwerke Vergleichender Brandversuch für Fahrzeugtanks Prüfstände für Wasserstoffanwendungen Sicherheit am HyCentA...: 293 Literatur,299 Sachwortverzeichnis.'. 315

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