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Sven Geitmann. Wasserstoff und Brennstoffzellen
AUTORENVORWORT ZUR 4. AUFLAGE
VORWORT
INHALT
1EINLEITUNG: RETTET WASSERSTOFF DAS KLIMA?
2ENERGIEVERSORGUNG VON DER STEINZEIT BIS HEUTE
2.1DER ENERGIEBEDARF WÄCHST
2.2HEUTIGE ENERGIEQUELLEN
2.2.1PRIMÄRENERGIE: BEDARF UND QUELLEN
2.2.2STROM: MUSTERKIND DER ENERGIEWENDE
2.2.3WÄRME: SEIT JAHRZEHNTEN KAUM BEWEGUNG
2.2.4MOBILITÄT: VERKEHRSWENDE KOMMT IN SICHT
2.2.5SEKTORENKOPPLUNG: ALLE ZUSAMMEN STATT JEDER FÜR SICH
2.3GRENZEN DER HEUTIGEN ENERGIEVERSORGUNG. 2.3.1TREIBHAUSGASE UND KLIMAWANDEL
2.3.2DIE ENDLICHKEIT FOSSILER BRENNSTOFFE
2.3.3SCHADSTOFFE UND ANDERE UMWELTBELASTUNGEN
2.4AUSWEG ATOMENERGIE?
2.5DAS RICHTIGE TIMING: SPEICHER UND LASTMANAGEMENT
2.6ZUKUNFTSSZENARIEN FÜR DIE ENERGIEWENDE
2.7DER BEGINN DER SOLAREN WASSERSTOFFWIRTSCHAFT
2.8DIE NATIONALE WASSERSTOFFSTRATEGIE
3WASSERSTOFF UND SEINE EIGENSCHAFTEN
3.1EIGENSCHAFTEN
3.1.1H2-KONFIGURATION
3.1.2WASSERSTOFF IM VERGLEICH ZU KONVENTIONELLEN KRAFTSTOFFEN
3.2WASSERSTOFF UND SICHERHEIT
3.2.1KNALLGASREAKTION
3.2.2MATERIALWECHSELWIRKUNGEN
4GEWINNUNG VON WASSERSTOFF
4.1ZUKÜNFTIGER WASSERSTOFFBEDARF
4.2HERSTELLUNGSPROZESSE IM ÜBERBLICK
4.2.1DIE ELEKTROLYSE: HOFFNUNGSTRÄGER FÜR GRÜNEN WASSERSTOFF
4.2.2REFORMIERUNG VON KOHLENWASSERSTOFFEN
4.2.3PYROLYTISCHE PROZESSE AUF BASIS FESTER KOHLENWASSERSTOFFE
4.2.4METHANPYROLYSE: EIN TRAUM IN TÜRKIS
4.2.5KVÆRNER-VERFAHREN
4.2.6MIKROBIOLOGISCHE HERSTELLUNG: VON NATUR AUS GRÜN
4.2.7DISSOZIATION: WASSERSTOFF AUS DEM SOLARTURM
4.2.8METHANHYDRAT: WASSERSTOFF AUS DER TIEFSEE?
4.3REINIGUNG
4.3.1ANFORDERUNGEN AN DIE REINHEIT
4.3.2WICHTIGE REINIGUNGSVERFAHREN IM ÜBERBLICK
4.4HERSTELLUNGSKOSTEN
5SPEICHERUNG VON WASSERSTOFF
5.1GASDRUCKBEHÄLTER
5.2KRYOGENBEHÄLTER
5.3METALLHYDRID
5.4NANORÖHRCHEN
5.5FLÜSSIGE WASSERSTOFFTRÄGER: CARBAZOL & CO
5.6UNTERIRDISCHE KAVERNEN
5.7EINSPEISUNG INS GASNETZ: BEIMISCHUNG
5.8EINSPEISUNG INS GASNETZ: METHANISIERUNG
6TRANSPORT
6.1GASTRANSPORT MIT FAHRZEUGEN
6.2FLÜSSIGTRANSPORT PER LKW, BAHN ODER SCHIFF
6.3PIPELINES
7TANKSTELLEN-INFRASTRUKTUR
7.1AUFBAU EINES TANKSTELLENNETZES
7.2BELIEFERUNG DER TANKSTELLEN
7.3FAHRZEUGBETANKUNG. 7.3.1BETANKUNG MIT GASFÖRMIGEM WASSERSTOFF
7.3.2BETANKUNG MIT FLÜSSIGEM WASSERSTOFF
8SICHERHEIT
8.1VORSICHTSMASSNAHMEN
8.1.1BRAND- UND EXPLOSIONSVERHALTEN
8.1.2MASSNAHMEN IM BRANDFALL
8.1.3ATEMWEGE UND HAUTKONTAKT
8.2UNFALLSZENARIEN UND LERNEFFEKTE
8.2.1LKW-UNFÄLLE
8.2.2PKW-BRANDVERSUCHE
8.2.3LACHENBILDUNG UND VERDAMPFUNG
9BRENNSTOFFZELLE
9.1GRUNDSÄTZLICHE FUNKTIONSWEISE
9.2EFFIZIENZ VON BRENNSTOFFZELLEN
9.3TYPEN VON BRENNSTOFFZELLEN
9.3.1PEM-BRENNSTOFFZELLE
9.3.2ALKALISCHE BRENNSTOFFZELLE (AFC)
9.3.3DIREKT-METHANOL-BRENNSTOFFZELLE (DMFC)
9.3.4PHOSPHORSÄURE-BRENNSTOFFZELLE (PAFC)
9.3.5SCHMELZKARBONAT-BRENNSTOFFZELLE (MCFC)
9.3.6FESTOXID-BRENNSTOFFZELLE (SOFC)
9.3.7FESTSÄURE-BRENNSTOFFZELLE (SAFC)
9.3.8MIKROBIELLE BZ
9.4BRENNSTOFFE – ALTERNATIVE ENERGIETRÄGER
9.4.1ERDGAS UND BIOGENES METHAN
9.4.2FLÜSSIGGAS
9.4.3BIOGAS, KLÄRGAS & CO
9.4.4METHANOL
9.5KOSTEN VON BRENNSTOFFZELLEN
9.6CHANCEN UND HERAUSFORDERUNGEN
10EINSATZGEBIETE
10.1MIKRO UND MINI
10.2PORTABLE EINHEITEN
10.3BACK-UP-SYSTEME UND OFFGRID-ANWENDUNGEN
10.4HAUSENERGIEVERSORGUNG
10.5KRAFTWERKSBETRIEB
10.6FAHRZEUGE
10.6.1PKW
10.6.2LKW
10.6.3BUSSE
10.7LUFTFAHRT
10.8RAUMFAHRT
10.9SCHIFFFAHRT
11WASSERSTOFFMOTOR
11.1FUNKTION DES WASSERSTOFFMOTORS
11.2EIGENSCHAFTEN DES WASSERSTOFFMOTORS
11.3HERAUSFORDERUNGEN BEI H2-MOTOREN
11.4UMWELTBILANZ
11.5AUTOS MIT H2-MOTOR
12WASSERSTOFF FÜR DIE INDUSTRIE
13KATALYTISCHER BRENNER
14KOSTEN DER WASSERSTOFFTECHNOLOGIEN
15FAZIT UND AUSBLICK
16ANHANG. 16.1ABKÜRZUNGEN
16.2EINHEITEN/FORMELZEICHEN
16.3 ELEMENTE
16.4 GESCHICHTE
TAB. 7 UMRECHNUNGSTABELLE WASSERSTOFF
TAB. 8KENNWERTTABELLE
16.7 LH2-SICHERHEITSMASSNAHMEN
LITERATUR
INDEX
AUTOREN
VERLAGSPROGRAMM
