Bedienungsanleitung. J101 JUNIOR Basic

Bedienungsanleitung J101 JUNIOR Basic

H-TEC EDUCATION GmbH Maria-Goeppert-Str. 9a 23562 Lübeck Deutschland Tel: +49 451 39941-0 Fax: +49 451 39941-798 E-Mail: info@h-tec-education.com Webseite: www.h-tec-education.com 2 www.h-tec-education.com

Inhaltsverzeichnis 04 05 05 06 08 10 12 23 25 27 28 29 29 Einleitung Zu dieser Anleitung Sicherheitshinweise Produktinhalt Überblick Inbetriebnahme Bedienung Technische Daten Fehlerbehebung Außerbetriebnahme Wartung Transport und Lagerung Entsorgung www.h-tec-education.com 3

Einleitung Wasserstofftechnologie in der Ausbildung experimentell erlebbar machen: Die JUNIOR-Reihe bietet Ihnen dazu ein preisgünstiges wie abwechslungsreiches Spektrum an Möglichkeiten. Hohe Funktionalität, einfache Versuchsaufbauten und rasche Ergebnisse sichern den schnellen Lernerfolg. Beim JUNIOR Basic sind alle Komponenten der Wasserstofftechnologie wie Solarzelle, Elektrolyseur, Wasserstoff-/Sauerstoffspeicher, Brennstoffzelle und elektrischer Verbraucher versuchsbereit auf einer Grundplatte montiert. Das JUNIOR Basic ermöglicht es dem Anwender, mit wenigen Handgriffen viele anschauliche Versuche selbst durchzuführen. Spannende Experimente und interessante Einblicke in die Wasserstofftechnologie wünscht Ihnen das Team der H-TEC EDUCATION GmbH 4 www.h-tec-education.com

Zu dieser Anleitung Diese Bedienungsanleitung ist für die verantwortliche Aufsichtsperson bestimmt. n Die Bedienungsanleitung ist vor Gebrauch zu lesen und zu befolgen. n Die Bedienungsanleitung ist sorgfältig aufzubewahren und zum Nachschlagen bereit zu halten. n Alle Sicherheitshinweise sind zu befolgen. n Dieses Produkt darf ausschließlich unter Anleitung der verantwortlichen Aufsichtsperson in Betrieb genommen und betrieben werden. Sicherheitshinweise Die dem Produkt separat beiliegenden Allgemeinen Sicherheitshinweise sind vor Verwendung des Produkts zu lesen, zu befolgen und sorgfältig mit der Bedienungsanleitung zusammen aufzubewahren! Produktspezifische Sicherheitshinweise Das Produkt darf nur verwendet werden: n nach der bestimmungsgemäßen Verwendung n unter Beachtung aller Sicherheitshinweise n im sicherheitstechnisch einwandfreien Zustand Die Komponenten des Produkts haben frei zugängliche, unter Spannung stehende elektrische Kontaktflächen. Beim Anschließen einer nicht zulässigen Betriebsspannung drohen Brandgefahr, die Gefahr eines elektrischen Schlags und eine Beschädigung der Komponenten. Das Produkt darf nur unter ständiger Aufsicht eines im Umgang mit dem Produkt geschulten Erwachsenen betrieben werden. Das Produkt darf nur dann in einer Vitrine o. ä. betrieben werden, wenn eine ausreichende Belüftung mit einer Luftgeschwindigkeit von 0,5 m/s am Produkt sichergestellt ist. Der Betreiber muss dies durch entsprechende Messungen belegen. Die dem Produkt beiliegende Wasserflasche ist ausschließlich mit destilliertem Wasser (σ < 2 µs/cm) zu befüllen. www.h-tec-education.com 5

Produktinhalt Lehrmodell JUNIOR Basic Wasserflasche 100 ml mit separatem Schlauchaufsatz Schutzbrille Transportbox mit Einsatz 6 www.h-tec-education.com

Begleitbuch Bedienungsanleitung Allgemeine Sicherheitshinweise Service Card www.h-tec-education.com 7

Überblick Lehrmodell JUNIOR Basic im Überblick Das Lehrmodell JUNIOR Basic besteht aus einem Solarmodul, einem Elektrolyseur, zwei Gasspeichern für Wasserstoff und Sauerstoff, einer Brennstoffzelle und einem elektrischen Verbraucher, montiert auf einer Grundplatte. Wenn das Solarmodul mit ausreichend starkem Licht beleuchtet wird, produziert der Elektrolyseur aus destilliertem Wasser Wasserstoff und Sauerstoff. Die Gase werden zwischengespeichert und gelangen dann zur Brennstoffzelle, in der sie unter Entstehung von elektrischer Energie und Wärme wieder in Wasser zurück gewandelt werden. Die einzelnen Komponenten sind in der folgenden Grafik dargestellt. Sauerstoffspeicher Kabel Verbraucher Transportschlauch Rotorblatt Kabel Solarmodul Transportschlauch Verbraucher (Propeller) Solarmodul Brennstoffzelle Elektrolyseur Grundplatte Wasserstoffspeicher Abb. 1: Lehrmodell im Überblick 8 www.h-tec-education.com

Gasspeicher im Überblick Elektrolyseseite Brennstoffzellenseite obere Füllstandsmarkierung untere Füllstandsmarkierung Ausgleichsbehälter Anschluss Brennstoffzellenseite Anschlüsse Elektrolyseseite Skala Speicherraum Abb. 2: Gasspeicher im Überblick Jeder Gasspeicher ist mit einer Skala am Speicherraum sowie mit zwei Füllstandsmarkierungen am Ausgleichsbehälter versehen. Zur Verwendung des Produkts werden die Ausgleichsbehälter bis zur unteren Füllstandsmarkierung mit destilliertem Wasser (σ < 2 μs/cm) befüllt, siehe Kapitel Inbetriebnahme. Die obere Füllstandsmarkierung wird für den Betrieb dieses Produkts nicht verwendet. Die Entleerung der Gasspeicher ist im Kapitel Außerbetriebnahme beschrieben. www.h-tec-education.com 9

Inbetriebnahme Montage Abb. 3: Montage Die Montage des Lehrmodells erfolgt, wie in Abbildung 3 dargestellt. n Transportschläuche von den Kabeln des Solarmoduls und von den Kabeln des Verbrauchers entfernen. n Kabel des Verbrauchers mit dem jeweiligen Anschluss der Brennstoffzelle verbinden. Hierbei ist auf die richtige Polung (rot = +, schwarz = - ) zu achten. Die Vorbereitung für Einlagerung und Transport erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Die Spannungsversorgung ist noch nicht mit dem Elektrolyseur zu verbinden. 10 www.h-tec-education.com

Befüllung 2 dest. H 2 O σ < 2 μs/cm 3 1, 4 1, 4 3 Abb. 4: Befüllung n 1. Beide Verschlusskappen an der Brennstoffzelle schließen. n 2. Beide Gasspeicher bis zur unteren Füllstandsmarkierung mit destilliertem Wasser (σ < 2 μs/cm) befüllen, wie in Abbildung 4 dargestellt. n 3. Beide Verschlusskappen an der Brennstoffzelle öffnen. Das Wasser fließt vom Ausgleichsbehälter in den Speicherraum. n 4. Wenn alles Wasser vom Ausgleichsbehälter in den Speicherraum geflossen ist, beide Verschlusskappen an der Brennstoffzelle wieder schließen. Die Spannungsversorgung ist noch nicht mit dem Elektrolyseur zu verbinden. www.h-tec-education.com 11

Bedienung Das Lehrmodell JUNIOR Basic kann in zwei unterschiedlichen Betriebsarten eingesetzt werden. Im Speicherbetrieb werden Wasserstoff und Sauerstoff in den Gasspeichern zwischengespeichert. Bei dieser Betriebsart können Experimente mit dem Lehrmodell durchgeführt werden. Im Demonstrationsbetrieb erfolgt keine Gasspeicherung. Diese Betriebsart ist nur für Demonstrationszwecke vorgesehen. Speicherbetrieb und Demonstrationsbetrieb werden in den folgenden beiden Abschnitten separat beschrieben. Speicherbetrieb Vorsicht Verletzungsgefahr durch heiße Oberflächen Die Oberfläche von Solarmodulen kann sich im Betrieb stark erwärmen. Das Berühren der Oberfläche von Solarmodulen kann zu Verletzungen führen. Oberfläche von Solarmodulen im Betrieb nicht berühren. Auch nach dem Betrieb Oberfläche von Solarmodulen nicht berühren, bevor diese auf unter 60 C abgekühlt ist. Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Entweichender Wasserstoff kann sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Verhindern, dass Wasserstoff freigesetzt wird. Stoppen der Wasserstoffproduktion, sobald der Wasserstoffspeicher mit Wasserstoff gefüllt ist. Vorsicht Verletzungsgefahr durch heiße Oberfläche Die Schutzdiode am Elektrolyseur erwärmt sich bei falscher Polung stark. Das Berühren der Schutzdiode kann zu Verletzungen führen. Vor Inbetriebnahme ist auf die richtige Polung der Verbindungskabel und der elektrischen Anschlüsse zu achten (rot = +, schwarz = - ). Schutzdiode nicht berühren. 12 www.h-tec-education.com

Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Durch beschädigte Schläuche oder undichte Anschlüsse kann Wasserstoff entweichen. Wasserstoff und Wasserstoff-Luft-Gemische können sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Schläuche und Anschlüsse sind vor jedem Aufbau bzw. vor jeder Benutzung auf Beschädigung zu prüfen. Vorsicht Brandgefahr durch elektrische Überlast Der Betrieb oberhalb der elektrischen Spezifikationen führt zur übermäßigen Erhitzung des Elektrolyseurs. Dies kann einen Brand auslösen. Den Elektrolyseur niemals oberhalb der in den technischen Daten angegebenen elektrischen Spezifikationen betreiben. Achtung Beschädigungsgefahr durch zu geringen Abstand von Leuchten Das Solarmodul kann sich durch einen zu geringen Abstand zur Leuchte zu stark erwärmen und irreparabel beschädigt werden. Beim Betrieb von Solarmodulen mit Leuchten ist der vom Hersteller angegebene Mindestabstand einzuhalten. Achtung Beschädigungsgefahr durch elektrische Spannung Das Anlegen einer Spannung an eine Brennstoffzelle oder ein Solarmodul führt zu irreparablen Schäden an den Komponenten. Keine Spannung an Brennstoffzellen und Solarmodule anlegen. Achtung Beschädigungsgefahr durch falsche Handhabung Das Betreiben des Elektrolyseurs mit Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit σ 2 μs/cm führt zu irreparablen Beschädigungen am Elektrolyseur. Den Elektrolyseur ausschließlich mit destilliertem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit σ < 2 μs/cm betreiben. www.h-tec-education.com 13

Achtung Beschädigungsgefahr durch elektrische Überlast Der Betrieb oberhalb der elektrischen Spezifikationen führt zu irreparablen Schäden am Elektrolyseur. Den Elektrolyseur niemals oberhalb der in den technischen Daten angegebenen elektrischen Spezifikationen betreiben. Hinweis Wasser in der Brennstoffzelle Es ist darauf zu achten, dass kein Wasser in die Brennstoffzelle läuft. Durch einen Wasserfilm auf der Elektrodenoberfläche kann die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in der Brennstoffzelle unterdrückt werden. Die Brennstoffzelle hat dann keine ausreichende Leistung. 14 www.h-tec-education.com

I. III. II. Abb. 5: Bedienung JUNIOR Basic im Speicherbetrieb n Die Allgemeinen Sicherheitshinweise sind zu lesen und zu befolgen. n Beide Verschlusskappen an der Brennstoffzelle schließen (I.). n Kabel des Solarmoduls mit dem jeweiligen Anschluss des Elektrolyseurs verbinden (II.). Hierbei ist auf die richtige Polung (rot = +, schwarz = - ) zu achten. Bei Verwendung einer alternativen Spannungsquelle ist auf die Einhaltung der in den technischen Daten angegebenen elektrischen Spezifikationen zu achten. n Solarmodul mit ausreichend Sonnenlicht oder dem Licht einer starken, fokussierten elektrischen Lichtquelle beleuchten. Das Wasser wird in Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2:1 zerlegt. n Ist der Speicherraum des Wasserstoffspeichers mit Gas gefüllt (III.), entweicht überschüssiges Gas in Blasenform. Die Gasproduktion ist zu stoppen. Dazu sind die Verbindungskabel zur Spannungsversorgung von den Anschlüssen des Elektrolyseurs abzuziehen. www.h-tec-education.com 15

Um die verbliebene Luft aus den Schläuchen und der Brennstoffzelle zu spülen, sind folgende Schritte durchzuführen: Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Im folgenden Arbeitsschritt wird Wasserstoff freigesetzt. Entweichender Wasserstoff kann sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Zündquellen fernhalten. Belüftung gemäß Allgemeinen Sicherheitshinweisen sicherstellen. n Die Verschlusskappen auf beiden Seiten der Brennstoffzelle nacheinander öffnen und die gespeicherten Gase vollständig durch die Brennstoffzelle strömen lassen. n Danach die jeweilige Verschlusskappe wieder verschließen. Der Propeller beginnt zu rotieren. n Die zuvor verwendete Spannungsversorgung wieder mit dem Elektrolyseur verbinden. Das Wasser wird in Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2:1 zerlegt. n Ist der Speicherraum des Wasserstoffspeichers mit Gas gefüllt, entweicht überschüssiges Gas in Blasenform. Die Gasproduktion ist durch Trennung der Spannungsversorgung vom Elektrolyseur zu stoppen. Das JUNIOR Basic ist nun im Speicherbetrieb. Nach Trennung der Spannungsversorgung vom Elektrolyseur ist der Betrieb der Brennstoffzelle so lange fortzusetzen, bis der Propeller von selbst stoppt. Das Wasser ist dann vollständig in den Speicherraum des jeweiligen Gasspeichers zurück geflossen. n Während des Betriebs gelangen geringe Mengen Wasser durch die Polymerelektrolytmembran (PEM) des Elektrolyseurs von der Sauerstoffseite auf die Wasserstoffseite. Dadurch kann der Wasserstand auf der Wasserstoffseite steigen und auf der Sauerstoffseite sinken. Außerdem wird während des Betriebs destilliertes Wasser verbraucht. Vor einer erneuten Speicherung von Wasserstoff und Sauerstoff sind daher die Wasserstände in den Gasspeichern zu kontrollieren und ggf. auszugleichen. Die Wasserstände in den Gasspeichern müssen zwischen den Skalenstrichen 5 ml und 15 ml liegen. Ist dies nicht der Fall, sind die Wasserstände wie folgt auszugleichen: 16 www.h-tec-education.com

Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Im folgenden Arbeitsschritt wird Wasserstoff freigesetzt. Entweichender Wasserstoff kann sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Zündquellen fernhalten. Belüftung gemäß Allgemeinen Sicherheitshinweisen sicherstellen. Elektrolyseur mit der Spannungsversorgung verbinden und den Betrieb so lange fortsetzen, bis der Wasserstoffspeicher und der Sauerstoffspeicher komplett mit Gas gefüllt sind und überschüssiges Gas aus beiden Speichern in Blasenform entweicht. Zum Wasserausgleich ist die Gasproduktion zu stoppen. Dazu sind die Verbindungskabel zur Spannungsversorgung von den Anschlüssen des Elektrolyseurs abzuziehen. Mit der Wasserflasche Wasser heraussaugen bzw. zugeben, bis sich die Wasserstände in beiden Ausgleichsbehältern wieder auf Höhe der unteren Füllstandsmarkierung befinden. Nach dem Wasserausgleich kann der Speicherbetrieb fortgesetzt werden. Hierfür die Arbeitsschritte unter Bedienung/Speicherbetrieb erneut durchführen. www.h-tec-education.com 17

Demonstrationsbetrieb Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Während des Betriebs werden permanent geringe Mengen Wasserstoff freigesetzt. Entweichender Wasserstoff kann sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Zündquellen fernhalten. Belüftung gemäß Allgemeinen Sicherheitshinweisen sicherstellen. Vorsicht Verletzungsgefahr durch heiße Oberflächen Die Oberfläche von Solarmodulen kann sich im Betrieb stark erwärmen. Das Berühren der Oberfläche von Solarmodulen kann zu Verletzungen führen. Oberfläche von Solarmodulen im Betrieb nicht berühren. Auch nach dem Betrieb Oberfläche von Solarmodulen nicht berühren, bevor diese auf unter 60 C abgekühlt ist. Vorsicht Verletzungsgefahr durch heiße Oberfläche Die Schutzdiode am Elektrolyseur erwärmt sich bei falscher Polung stark. Das Berühren der Schutzdiode kann zu Verletzungen führen. Vor Inbetriebnahme ist auf die richtige Polung der Verbindungskabel und der elektrischen Anschlüsse zu achten (rot = +, schwarz = - ). Schutzdiode nicht berühren. Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Durch beschädigte Schläuche oder undichte Anschlüsse kann Wasserstoff entweichen. Wasserstoff und Wasserstoff-Luft-Gemische können sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Schläuche und Anschlüsse sind vor jedem Aufbau bzw. vor jeder Benutzung auf Beschädigung zu prüfen. 18 www.h-tec-education.com

Vorsicht Brandgefahr durch elektrische Überlast Der Betrieb oberhalb der elektrischen Spezifikationen führt zur übermäßigen Erhitzung des Elektrolyseurs. Dies kann einen Brand auslösen. Den Elektrolyseur niemals oberhalb der in den technischen Daten angegebenen elektrischen Spezifikationen betreiben. Achtung Beschädigungsgefahr durch zu geringen Abstand von Leuchten Das Solarmodul kann sich durch einen zu geringen Abstand zur Leuchte zu stark erwärmen und irreparabel beschädigt werden. Beim Betrieb von Solarmodulen mit Leuchten ist der vom Hersteller angegebene Mindestabstand einzuhalten. Achtung Beschädigungsgefahr durch elektrische Spannung Das Anlegen einer Spannung an eine Brennstoffzelle oder ein Solarmodul führt zu irreparablen Schäden an den Komponenten. Keine Spannung an Brennstoffzellen und Solarmodule anlegen. Achtung Beschädigungsgefahr durch falsche Handhabung Das Betreiben des Elektrolyseurs mit Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit σ 2 μs/cm führt zu irreparablen Beschädigungen am Elektrolyseur. Den Elektrolyseur ausschließlich mit destilliertem Wasser mit einer elektrischen Leitfähigkeit σ < 2 μs/cm betreiben. www.h-tec-education.com 19

Achtung Beschädigungsgefahr durch elektrische Überlast Der Betrieb oberhalb der elektrischen Spezifikationen führt zu irreparablen Schäden am Elektrolyseur. Den Elektrolyseur niemals oberhalb der in den technischen Daten angegebenen elektrischen Spezifikationen betreiben. Hinweis Wasser in der Brennstoffzelle Es ist darauf zu achten, dass kein Wasser in die Brennstoffzelle läuft. Durch einen Wasserfilm auf der Elektrodenoberfläche kann die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff in der Brennstoffzelle unterdrückt werden. Die Brennstoffzelle hat dann keine ausreichende Leistung. 20 www.h-tec-education.com

I. II. Abb. 6: Bedienung JUNIOR Basic im Demonstrationsbetrieb n Die Allgemeinen Sicherheitshinweise sind zu lesen und zu befolgen. n Beide Verschlusskappen an der Brennstoffzelle öffnen (I.). n Kabel des Solarmoduls mit dem jeweiligen Anschluss des Elektrolyseurs verbinden (II.). Hierbei ist auf die richtige Polung (rot = +, schwarz = - ) zu achten. Bei Verwendung einer alternativen Spannungsquelle ist auf die Einhaltung der in den technischen Daten angegebenen elektrischen Spezifikationen zu achten. n Solarmodul mit ausreichend Sonnenlicht oder dem Licht einer starken, fokussierten elektrischen Lichtquelle beleuchten. Das Wasser wird in Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2:1 zerlegt. n Das JUNIOR Basic ist nun in Betrieb. Der Propeller beginnt zu rotieren, sobald der Wasserstoff und der Sauerstoff die Brennstoffzelle erreichen. Die Anlaufzeit beträgt etwa 4 Minuten. Bei sehr schwachen Lichtverhältnissen ist die Anlaufzeit eventuell länger. www.h-tec-education.com 21

n Während des Betriebs gelangen geringe Mengen Wasser durch die Polymerelektrolytmembran (PEM) des Elektrolyseurs von der Sauerstoffseite auf die Wasserstoffseite. Dadurch kann der Wasserstand auf der Wasserstoffseite steigen und auf der Sauerstoffseite sinken. Außerdem wird während des Betriebs destilliertes Wasser verbraucht. Während des Betriebs ist daher der Wasserstand zu kontrollieren. Die Wasserstände in den Gasspeichern sind immer zwischen den Skalenstrichen 5 ml und 15 ml zu halten. Steigt der Wasserstand in einem der Gasspeicher über den 5 ml Skalenstrich bzw. sinkt der Wasserstand unter den 15 ml Skalenstrich, sind die Wasserstände wie folgt auszugleichen: Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Im folgenden Arbeitsschritt wird Wasserstoff freigesetzt. Entweichender Wasserstoff kann sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Zündquellen fernhalten. Belüftung gemäß Allgemeinen Sicherheitshinweisen sicherstellen. Beide Verschlusskappen an der Brennstoffzelle schließen. Den Betrieb so lange fortsetzen, bis der Wasserstoffspeicher und der Sauerstoffspeicher komplett mit Gas gefüllt sind und überschüssiges Gas aus beiden Speichern in Blasenform entweicht. Zum Wasserausgleich ist die Gasproduktion zu stoppen. Dazu sind die Verbindungskabel zur Spannungsversorgung von den Anschlüssen des Elektrolyseurs abzuziehen. Wasserstände in den Ausgleichsbehältern ausgleichen. Mit der Wasserflasche Wasser heraussaugen bzw. zugeben, bis sich die Wasserstände in beiden Ausgleichsbehältern wieder auf Höhe der unteren Füllstandsmarkierung befinden. Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Im folgenden Arbeitsschritt wird Wasserstoff freigesetzt. Entweichender Wasserstoff kann sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Zündquellen fernhalten. Belüftung gemäß Allgemeinen Sicherheitshinweisen sicherstellen. Beide Verschlusskappen an der Brennstoffzelle wieder öffnen. Nach dem Wasserausgleich kann der Demonstrationsbetrieb fortgesetzt werden. Hierfür die Arbeitsschritte unter Bedienung/Demonstrationsbetrieb erneut durchführen. 22 www.h-tec-education.com

Technische Daten Artikelbezeichnung:... JUNIOR Basic Art.-Nr.:... J101 H x B x T:... 150 mm* x 300 mm x 150 mm Gewicht:... 600 g Zulässiger Betriebsdruck:... 0-20 mbar Solarmodul: Aktive Solarfläche:... ca. 60 cm² Leerlaufspannung:... ca. 2000 mv DC Betriebsstrom:... ca. 350 ma** Elektrolyseur: Anzahl Zellen:... 1 Aktive Fläche je Zelle:... 17 mm x 17 mm Betriebsmedium:... destilliertes Wasser (σ < 2 μs/cm) Zulässige Betriebsspannung:... 0-2000 mv DC Zulässiger Betriebsstrom:... 0-1500 ma Nenn-Leistungsaufnahme:... ca. 1500 mw Gasproduktion H2 bei Nennleistung:... ca. 5 cm³/min Gasproduktion O2 bei Nennleistung:... ca. 2,5 cm³/min Gasspeicher: Füllmenge H2O, H2-Seite:... ca. 40 ml Füllmenge H2O, O2-Seite:... ca. 40 ml Gasspeichervolumen H2:... 30 cm³ Gasspeichervolumen O2:... 30 cm³ * Rotorblattstellung vertikal ** Angabe für Standard-Testbedingungen (STC) www.h-tec-education.com 23

Brennstoffzelle: Anzahl Zellen:... 1 Aktive Fläche je Zelle:... 17 mm x 17 mm Betriebsmedien:... Wasserstoff und Sauerstoff Leerlaufspannung:... ca. 1000 mv DC Kurzschlussstrom:... ca. 2000 ma Nenn-Leistungsabgabe:... ca. 500 mw Gasverbrauch H2 bei Nennleistung:... ca. 9,5 cm³/min Gasverbrauch O2 bei Nennleistung:... ca. 4,75 cm³/min Propeller: Zulässige Betriebsspannung:... 0-1000 mv DC Zulässiger Betriebsstrom:... 0-20 ma Nenn-Leistungsaufnahme:... ca. 10 mw 24 www.h-tec-education.com

Fehlerbehebung Trotz Wasserstoff- und Sauerstoffproduktion funktioniert der an der Brennstoffzelle angeschlossene Verbraucher nicht. Mögliche Ursache 1: n Der Verbraucher wurde nicht richtig angeschlossen oder bekommt keine Versorgungsspannung. Lösung 1: n Verbindungskabel kontrollieren und Spannungsversorgung prüfen. Lösung 2: n Rotorblatt vorsichtig manuell anstoßen, um den Anlaufstrom zu überbrücken. Mögliche Ursache 2: n Im Demonstrationsbetrieb benötigt das Produkt eine kurze Anlaufzeit, bis die vom Elektrolyseur produzierten Gase die Brennstoffzelle erreichen und dort unter Entstehung von elektrischer Energie und Wärme in Wasser umgewandelt werden. Die Anlaufzeit beträgt etwa 4 Minuten, bei sehr schwachen Lichtverhältnissen eventuell auch mehr. Lösung: n Eine entsprechend längere Zeit warten. Die Brennstoffzelle hat nur eine geringe Leistung. Mögliche Ursache 1: n Die Brennstoffzelle wurde sehr lange oder zu trocken gelagert. Eine Brennstoffzelle mit trockener Polymerelektrolytmembran (PEM) verliert an Leistung. Lösung: n Den Betrieb fortsetzen. Die Brennstoffzelle befeuchtet sich während des Betriebs selbstständig und findet so langsam zur vollen Leistungsfähigkeit zurück. Mögliche Ursache 2: n Im Betrieb ist Wasser in die Brennstoffzelle gelangt. Dies kann zu einem rapiden Leistungsabfall führen. Lösung: n Den Betrieb im Demonstrationsbetrieb fortsetzen. Überschüssiges Wasser wird während des Betriebs aus der Brennstoffzelle gedrückt. Die Brennstoffzelle findet so langsam zur vollen Leistungsfähigkeit zurück. www.h-tec-education.com 25

Bei angeschlossenem Solarmodul findet im Elektrolyseur keine Gasproduktion statt. Mögliche Ursache: n Die Lichtintensität reicht nicht aus. Lösung: n Solarmodul entweder mit ausreichend Sonnenlicht oder mit fokussiertem Licht einer starken elektrischen Lichtquelle betreiben. Energiesparlampen, Leuchtstoffröhren etc. sind für den Betrieb von Solarmodulen ungeeignet. Trotz vorhandener Spannungsversorgung und korrekt angeschlossener Verbindungskabel funktioniert der Verbraucher nicht. Mögliche Ursache: n Der Verbraucher ist defekt. Lösung: n Setzen Sie sich mit H-TEC EDUCATION in Verbindung. Trotz ausreichender Lichtintensität und korrekt angeschlossener Verbindungskabel liefert das Solarmodul keine ausreichende Leistung. Mögliche Ursache: n Das Solarmodul ist defekt. Lösung: n Setzen Sie sich mit H-TEC EDUCATION in Verbindung. Trotz korrekten Aufbaus funktioniert der Elektrolyseur oder die Brennstoffzelle nicht. Mögliche Ursache: n Es wurde kein destilliertes Wasser (σ < 2 μs/cm) verwendet. Der Elektrolyseur und / oder die Brennstoffzelle sind / ist irreparabel beschädigt. Sollten die oben genannten Lösungen die Fehlerursache nicht beheben, setzen Sie sich bitte mit H-TEC EDUCATION in Verbindung. 26 www.h-tec-education.com

Außerbetriebnahme Nach Trennung der Spannungsversorgung vom Elektrolyseur ist der Betrieb der Brennstoffzelle so lange fortzusetzen, bis der angeschlossene Verbraucher von selbst stoppt. Damit wird erreicht, dass etwas Wasser in der Brennstoffzelle verbleibt und die PEM befeuchtet. Außerdem wird durch dieses Vorgehen eine unnötige Freisetzung von Wasserstoff vermieden. Vorsicht Verletzungsgefahr durch Entzünden von Wasserstoff Entweichender Wasserstoff kann sich in der Nähe einer Zündquelle entzünden. Verhindern, dass Wasserstoff freigesetzt wird. Vor der Demontage Wasserstoff restlos verbrauchen. Abb. 7: Gasspeicher entleeren n Spannungsversorgung von den Anschlüssen des Elektrolyseurs trennen. n Gespeicherter Wasserstoff ist vor der Entleerung zu verbrauchen. n Vor der Entleerung der Gasspeicher sind die Verschlusskappen an der Brennstoffzelle zu schließen. n Gasspeicher entleeren, wie in Abbildung 7 dargestellt. Das Modell dabei mehrere Male hin und her schwenken, bis alles Wasser aus den Gasspeichern entfernt ist. Das Wasser ist fachgerecht zu entsorgen (z. B. Ausguss). www.h-tec-education.com 27

Vor der Einlagerung des Produkts ist Folgendes zu beachten: n Es ist sicherzustellen, dass die Spannungsversorgung von den Anschlüssen des Elektrolyseurs getrennt ist. n Lamellenstecker der Kabel mit Transportschläuchen versehen (siehe Kapitel Montage ). n Das Produkt ist mit einem weichen, fusselfreien Tuch vorsichtig von Wassertropfen zu befreien. Dies verhindert die Bildung von Wasserspuren. Es dürfen keine Reinigungsmittel verwendet werden. Vorsicht Brandgefahr durch katalytische Stoffe Die Katalysatoren der Elektroden von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren verhalten sich bei Berührung mit brennbaren Stoffen brandfördernd. Kontakt mit brennbaren Stoffen vermeiden. Wartung Die Komponenten des Produkts benötigen keine Wartung. Es sollte aber auf folgende Punkte geachtet werden: n Für jede Inbetriebnahme ist frisches destilliertes Wasser (σ < 2 μs/cm) zu verwenden. n Nach dem Betrieb ist das Wasser aus den Gasspeichern zu entfernen. 28 www.h-tec-education.com

Transport und Lagerung Folgende Punkte sind bei Transport und Lagerung des Produkts zu beachten, um eine lange Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Transport und Lagerung nur: n mit montierten Transportschläuchen (siehe Kapitel Montage ) n in der Originalverpackung n trocken und staubfrei n bei Temperaturen von 4 C bis 50 C n vor Erschütterungen geschützt Entsorgung Brennstoffzellen und Elektrolyseure dürfen nicht im Hausmüll entsorgt werden. Warnung Brandgefahr durch katalytische Stoffe Die Katalysatoren der Elektroden von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren verhalten sich bei Berührung mit brennbaren Stoffen brandfördernd. Kontakt mit Wasserstoff, Alkoholdämpfen oder anderen organischen Dämpfen vermeiden. Sachgerecht entsorgen. Gebrauchte Elektro- und Elektronikgeräte dürfen gemäß europäischer Vorgaben nicht zum unsortierten Abfall gegeben werden. Das Symbol der durchgestrichenen Abfalltonne weist auf die Notwendigkeit der getrennten Sammlung hin. Informationen zu Entsorgungsmöglichkeiten geben alle örtlichen Entsorgungsunternehmen. www.h-tec-education.com 29

Notizen 30 www.h-tec-education.com

www.h-tec-education.com 31

Technische Änderungen vorbehalten. BDA_J101_de_2.20 22 Sep 2017 H-TEC EDUCATION GmbH 32 www.h-tec-education.com