U-I karakteristiek van een brandstofcel
NAAM
Vrije Universiteit, Natuurkunde Practicum, Amsterdam
DATUM
1 Introductie
In een brandstofcel wordt de chemische energie van een waterstof bevattende verbinding
omgezet in elektrische energie. In dit practicum gebruiken we de PEM(Proton exchange
membrane) brandstofcel. Deze brandstofcel werkt in het algemeen tussen kamertemper-
atuur en 80 graden Celsius, en gebruikt waterstofgas en zuurstofgas. Deze brandstofcel
zet waterstof (H2 ) en zuurstof (O2 ) om in water (H2 O) en elektriciteit. Een interessant
aspect van een brandstofcel is zijn U-I karakteristiek. Het geeft inzicht in hoe de brand-
stofcel zich gedraagt, als spanningsbron of als stroombron, en in hoeverre hij niet-ideaal
is. Met behulp van deze U-I karakteristiek zijn er dus verscheidene dingen aan te to-
nen. Omdat de brandstofcel bij verre niet ideaal is moet er rekening gehouden met een
aantal correctiefactoren. U 0 = n1 + n2 + n3 hierin zijn n de correctiefactoren. Met deze
proef willen we de drie correctiefactoren in beeld brengen met de U-I karakteristiek van
de brandstofcel. Daarnaast willen we achter de maximale stroomsterkte en de uitgan-
simpedantie (Ru ) van de brandstofcel komen.
2 Theorie
De brandstofcel die gebruikt wordt zet waterstof en zuurstof om in water en elektriciteit.
De twee halfreacties die hiervoor zorgen zijn:
Oxidatie(anode) : H2 ↔ 2H + + 2e−
Reductie(kathode) : 2H + + 2e− +1 /2 O2 ↔ H2 O
OverallReactie : H2 +1 /2 O2 ↔ H2 O + elektriciteit
Voor het maken van een U-I karakteristiek worden verschillende weerstanden gebruikt.
Deze variëren van zeer hoge tot zeer lage weerstanden. Om deze weerstanden te krijgen
schakelden we verschillende weerstanden zowel parallel als in serie aan elkaar. Om dit
vlekkeloos te laten verlopen zijn de onderstaande formules erg handig.
Serieschakeling
Hierin staat R voor de weerstand in Ohm, U voor stroomsterkte in Volt en I voor de
spanning.
Rv = R1 + R2 + ... + Rn (1)
I = I1 = I2 = ... (2)
1
NAAM
Vrije Universiteit, Natuurkunde Practicum, Amsterdam
DATUM
1 Introductie
In een brandstofcel wordt de chemische energie van een waterstof bevattende verbinding
omgezet in elektrische energie. In dit practicum gebruiken we de PEM(Proton exchange
membrane) brandstofcel. Deze brandstofcel werkt in het algemeen tussen kamertemper-
atuur en 80 graden Celsius, en gebruikt waterstofgas en zuurstofgas. Deze brandstofcel
zet waterstof (H2 ) en zuurstof (O2 ) om in water (H2 O) en elektriciteit. Een interessant
aspect van een brandstofcel is zijn U-I karakteristiek. Het geeft inzicht in hoe de brand-
stofcel zich gedraagt, als spanningsbron of als stroombron, en in hoeverre hij niet-ideaal
is. Met behulp van deze U-I karakteristiek zijn er dus verscheidene dingen aan te to-
nen. Omdat de brandstofcel bij verre niet ideaal is moet er rekening gehouden met een
aantal correctiefactoren. U 0 = n1 + n2 + n3 hierin zijn n de correctiefactoren. Met deze
proef willen we de drie correctiefactoren in beeld brengen met de U-I karakteristiek van
de brandstofcel. Daarnaast willen we achter de maximale stroomsterkte en de uitgan-
simpedantie (Ru ) van de brandstofcel komen.
2 Theorie
De brandstofcel die gebruikt wordt zet waterstof en zuurstof om in water en elektriciteit.
De twee halfreacties die hiervoor zorgen zijn:
Oxidatie(anode) : H2 ↔ 2H + + 2e−
Reductie(kathode) : 2H + + 2e− +1 /2 O2 ↔ H2 O
OverallReactie : H2 +1 /2 O2 ↔ H2 O + elektriciteit
Voor het maken van een U-I karakteristiek worden verschillende weerstanden gebruikt.
Deze variëren van zeer hoge tot zeer lage weerstanden. Om deze weerstanden te krijgen
schakelden we verschillende weerstanden zowel parallel als in serie aan elkaar. Om dit
vlekkeloos te laten verlopen zijn de onderstaande formules erg handig.
Serieschakeling
Hierin staat R voor de weerstand in Ohm, U voor stroomsterkte in Volt en I voor de
spanning.
Rv = R1 + R2 + ... + Rn (1)
I = I1 = I2 = ... (2)
1
