Bedienungsanleitung für die Experimentiermodelle hydro-Genius® Professional Solarmodul, Elektrolyseur, Brennstoffzelle, Verbrauchermodul Zusammenstellungen Basis, Demo und Komplett heliocentris Energiesysteme GmbH, Rudower Chaussee 29, 12489 Berlin hydro-Genius Professional ® Bedienungsanleitung hydro-Genius Professional, ab Baujahr 5/2000 1. Auflage Stand 15.5.2000 © heliocentris Energiesysteme GmbH, Rudower Chaussee 29, D-12489 Berlin Alle Rechte vorbehalten. Diese Bedienungsanleitung sowie einzelne Teile derselben sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, Vervielfältigung oder Ablichtung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen ist verboten. ® Komponenten von hydro-Genius Professional sind durch Patentanmeldungen bzw. Gebrauchsmuster geschützt. Stand: 7/2000 Seite ii hydro-Genius Professional Inhalt 1. Benutzerhinweise.................................................................................................................. 4 2. Sicherheit .............................................................................................................................. 4 - 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Einführung und Sicherheitshinweise .......................................................................... 4 Bestimmungsgemäße Verwendung ........................................................................... 5 Gefahrenquellen......................................................................................................... 6 Zugelassene Bediener ............................................................................................... 7 Arbeitsplatz................................................................................................................. 7 3. Technische Angaben ............................................................................................................ 7 - 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Lieferumfang (je nach Zusammenstellung)................................................................ 7 Notwendige Betriebsmittel.......................................................................................... 8 Lieferbares Ergänzungszubehör ................................................................................ 8 Übersicht ................................................................................................................... 8 Anwendungsbereich und Funktionen ....................................................................... 10 Technische Daten .................................................................................................... 11 4. Transport und Lagerung ..................................................................................................... 12 - 4.1 Transport.................................................................................................................. 12 4.2 Verpackung .............................................................................................................. 12 4.3 Lagerung .................................................................................................................. 12 5. Installation und Montage..................................................................................................... 12 - 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Arbeitsplatz............................................................................................................... 12 Solarmodul ............................................................................................................... 13 Elektrolyseur............................................................................................................. 13 Brennstoffzelle.......................................................................................................... 14 Verbrauchermodul.................................................................................................... 14 Gesamtaufbau.......................................................................................................... 14 6. Inbetriebnahme................................................................................................................... 15 - 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 Vorbereitung zur Inbetriebnahme............................................................................. 15 Sicherheitsvorkehrungen für den Betrieb................................................................. 16 Empfohlene Betriebsweisen..................................................................................... 17 Unzulässige Betriebsweisen .................................................................................... 17 Inbetriebnahme ........................................................................................................ 18 Mögliche Funktionsstörungen .................................................................................. 19 Außerbetriebnahme ................................................................................................. 20 Außerbetriebnahme im Notfall ................................................................................. 20 7. Wartung und Instandhaltung .............................................................................................. 20 - 7.1 Sicherheitsvorkehrungen ......................................................................................... 20 7.2 Reinigung ................................................................................................................. 20 7.3 Wartung.................................................................................................................... 21 8. Garantie und Reklamationen .............................................................................................. 21 Stand: 7/2000 Seite iii hydro-Genius Professional 1. Benutzerhinweise ® Die Bedienungsanleitung für hydro-Genius Professional gliedert sich in 8 Abschnitte. Das Griffregister am rechten Seitenrand erleichtert die gezielte Suche. In der Anleitung wurden folgende Symbole zur Kennzeichnung von Gefahren und Hinweisen verwendet: Gefährliche Situation (Verletzungen möglich) Schutzbrille tragen 1 Hinweise 2 Sicherheit Gefahr durch Hitze Entzündungsgefahr Anwendertipps kein offenes Feuer Rauchverbot nicht berühren 2. Sicherheit 2.1 Einführung und Sicherheitshinweise ® hydro-Genius Professional ist mit Schutzvorrichtungen ausgerüstet. Bei Fehlbedienung oder Missbrauch drohen dennoch Gefahren für • die Gesundheit des Bedieners • die Anlage und andere Sachwerte. Alle Personen, die mit dem Aufstellen, Bedienen und Warten der Anlage zu tun haben, müssen • diese Bedienungsanleitung lesen und genau beachten • für ihre Tätigkeit ausgebildet / eingewiesen sein. In dieser Bedienungsanleitung werden folgende Symbole und Signalwörter verwendet: Warnung! bezeichnet eine möglicherweise gefährliche Situation. Bei Nichtbeachten des Hinweises können Verletzungen auftreten. Wichtig! bezeichnet Anwendungstipps und andere nützliche Informationen. Diese Kennzeichnung ist nicht für Gefahrensituationen. Hier können Produkt oder Umgebung beschädigt werden. Stand: 7/2000 Seite 4 hydro-Genius Professional 2.2 Bestimmungsgemäße Verwendung ® hydro-Genius Professional ist eine Experimentier- und Vorführanlage zur Wasserstofftechnologie und deren Komponenten. Es ist ausschließlich für Experimente und Vorführungen zu verwenden und gemäß dieser Bedienungsanleitung zu betreiben. Die beiliegenden Experimentieranleitungen beschreiben im Detail die Verfahrensweise bei den Experimenten und enthalten zusätzliche Sicherheitshinweise. Sie sind als Teil dieser Bedienungsanleitung zu behandeln. ® hydro-Genius Professional darf nicht verwendet werden für: • • • 2 Sicherheit die Erzeugung von Nutzenergie, z.B. für den Betrieb elektrischer Geräte oder Anlagen, zur Erzeugung von Wasserstoff für andere als die in den Experimentieranleitungen beschriebenen Zwecke, die Speicherung oder das Auffangen von Wasserstoff in mehr als geringfügigen Mengen (mehr als ca. 20 ml) außerhalb der Speicher des Elektrolyseurs Eigenmächtige Umbauten und Veränderungen der Anlage sind aus Sicherheitsgründen verboten. Die in dieser Bedienungsanleitung vorgeschriebenen Betriebs- und Wartungsbedingungen müssen eingehalten werden. Stand: 7/2000 Seite 5 hydro-Genius Professional 2.3 Gefahrenquellen Gefahrenquelle ⇓ Schutzmaßnahmen Mögliche Folgen Entstehung von Wasserstoff ⇓ Entzündungsgefahr heiße Lichtquelle ⇓ Verbrennungsgefahr Überhitzung der Anlage • Vermeiden Sie Umgang mit offenem Feuer in der Nähe des Modells. 2 Sicherheit • Es herrscht Rauchverbot. • Berühren Sie nicht die Lichtquelle bei Betrieb und unmittelbar nach dem Betrieb. • Der Mindestabstand der Lampe beträgt : a) zur Solarzelle: 30 cm b) zu allen anderen Flächen: 80 cm Bei sehr starker Lichteinstrahlung kann sich die Vor Berührung des Solarmoduls Lichtquelle Oberfläche des Solarmoduls entfernen und Solarmodul abkühlen lassen. stark aufheizen ⇓ Verbrennungen bei Hautkontakt und beim Anfassen Stand: 7/2000 Seite 6 hydro-Genius Professional 2.4 Zugelassene Bediener Mit der Anlage dürfen Sie nur arbeiten, wenn Sie • • • die Bedienungsanleitung gelesen haben, vom Betreiber in die Bedienung eingewiesen wurden, über die von der Anlage ausgehenden Gefahren unterrichtet wurden. ® hydro-Genius Professional darf nur von ausgebildeten Lehrpersonen oder von Schülern und Lernenden unter Aufsicht von Lehrpersonen benutzt werden. Als Lehrer müssen Sie einen sachgemäßen Umgang gewährleisten. Sie haben die Pflicht, auf mögliche Gefahren hinzuweisen. Legen Sie beim Experimentieren die mitgelieferten Experimentieranleitungen aus, um ein „Herumspielen“ an der Anlage zu vermeiden. Treffen Sie Maßnahmen, die verhindern, dass Unbefugte die Anlage installieren, benutzen ® oder warten. Wenn hydro-Genius Professional an Dritte weitergegeben wird, müssen Sie die Bedienungsanleitung ebenfalls weitergeben. 2 Sicherheit 3 technische Daten 2.5 Arbeitsplatz Zum Arbeiten mit der Anlage hängen Sie die Wandplatten, auf denen die Komponenten befestigt sind, in den hydro-Genius Professional Halterahmen ein. Der Halterahmen muss standsicher und auf einer stabilen, waagerechten und festen Unterlage aufgestellt werden. Die Umgebungstemperatur sollte zwischen 10°C und 35°C liegen. Für den Betrieb der Lampe benötigen Sie einen 230 V Netzanschluss. 3. Technische Angaben 3.1 Lieferumfang (je nach Zusammenstellung) ® Elektrolyseur Brennstoffzelle ® Solarmodul Elektrolyseur Brennstoffzelle Verbrauchermodul Halterahmen 550 mm vierbändiges Kursprogramm für Sek I und II 9 Laborkabel ® Solarmodul Elektrolyseur Brennstoffzelle Verbrauchermodul Messgerät für Strom und Spannung (gesonderte Bedienungsanleitung beachten) Leuchte mit Leuchtmittel Halterahmen 850 mm vierbändiges Kursprogramm für Sek I und II 9 Laborkabel hydro-Genius Professional Basis hydro-Genius Professional Demo hydro-Genius Professional Komplett Stand: 7/2000 Seite 7 hydro-Genius Professional Solarmodul mit Steckbuchsen, montiert auf Haltewinkel, Elektrolyseur Elektrolyseureinheit mit 2 Gasspeichern Zubehörtüte: 2 Aufsätze für Gasspeicher, 2 Verbindungsschläuche zum Gasverbraucher, 2 Schlauchklemmen Brennstoffzelle Brennstoffzelleneinheit 2 Gasschläuche Verbrauchermodul Elektromotor mit Propeller Glühlampe Widerstandsreihe, wählbar mit Drehschalter Dokumentation: Bedienungsanleitung Experimentieranleitungen 3 3.2 Notwendige Betriebsmittel Destilliertes Wasser technische Daten 3.3 Lieferbares Ergänzungszubehör • • Angepasstes Vorführ-Messgerät für Strom und Spannung Spannungswandler DC2 und DC50 zur Erzeugung von 6 – 12 V ® aus zwei hydro-Genius Professional Brennstoffzellen 3.4 Übersicht 1 Solarmodul 1a Solarmodul 1b Haltewinkel 1c Klemmschraube zur Fixierung 1d Steckbuchse für Pluspol 1e Steckbuchse für Minuspol 2 Elektrolyseur 2a Steckbuchse Pluspol 2b Steckbuchse Minuspol 2c Halbzelle zur Sauerstofferzeugung 2d Halbzelle zur Wasserstofferzeugung 2e Gasspeicher Sauerstoff 2f Gasspeicher Wasserstoff 2g Überlaufgefäße 2h Auslassstutzen Sauerstoff 2j Auslassstutzen Wasserstoff 2-5 Gasleitungen Stand: 7/2000 5 Brennstoffzelle 5a Steckbuchse Pluspol Zelle 1 5b Steckbuchse Minuspol Zelle 1 5c Steckbuchse Pluspol Zelle 2 5d Steckbuchse Minuspol Zelle 2 5e Einlass Sauerstoff/Luft 5f Einlass Wasserstoff 5g Auslass Wasserstoff 5h Auslass Sauerstoff 6 Verbrauchermodul 6a Motor mit Propeller 6b Steckbuchsen für Anschluss Motor 6c Glühlampe 6d Steckbuchsen für Anschluss Glühlampe 6e Drehschalter für Widerstandsreihe 6f Steckbuchsen für Widerstandsreihe Seite 8 hydro-Genius Professional Professional Demo 6 5 ✂✁ ✄ ☎✆ ✝ ✞ ✟ ✠✡ ✕ ✍✏✎✖✎✒✑ ✎✗✑ ✔✓✓ 5e ☛✌☞ 5f + ✕ ✍✏✎✖✎✒✑ ✎✚✑ ✙✘✘ M 5b 5a 5c 6a 5d 10 Ω 5 Ω 3 Ω 20 Ω 5g 50 Ω 5h 6b ❃ ❄ ❅ ❆❇❈ 6c ❉ ❄ ❅ ❆❇❈ 6d 6e 100 Ω 2Ω 1Ω 0.5 Ω OPEN OFFEN 0.3 Ω F 2-5 ✛ ✜ ✢ ✣ ✤ ✥ ✦ ✧ ✥ ✦ ★ ✩✥ ✪ ✫ ✬ ✭ ✮ ✯ ✥ ✦✥ • 1 1a 1b 6f ❖❊ ◆❋ ◗ ●■ ❍ ▲ ■ ❘ ❏ ❙ ◆ ❑ ❚❍ ❏❍ ▲ ▼◆ 3 technische Daten 2 ✰✲✱ 2g 1e 2h 2e 2g ✳ ✴ 2j 2f F 1d + + 2a 1c M5 2c 2d 2b ✵ ✶ ✷ ✸ ✹ ✺ ✻ ✼ ✽ ✾ ✹✿ ❀ ✺ ✽ ✸ ✹ ✺ ❁ ✼ ✽ ✾ ✹ ✿ ❀ ✺ ❂ ✽ • Gestrichelte Linien: elektrische Verbindungen (Kabel) Durchgezogenene Linien: Schläuche Stand: 7/2000 Seite 9 hydro-Genius Professional 3.5 Anwendungsbereich und Funktionen ® hydro-Genius Professional ist eine Solar-Wasserstoff-Anlage im Kleinformat, die speziell für Lehrzwecke entwickelt wurde. Die Komponenten sind identisch mit Solar-WasserstoffAnlagen zur netzunabhängigen Stromversorgung. ® Und so funktioniert hydro-Genius Professional: 1. Das Solarmodul wandelt Licht in Strom um. 2. Dieser Strom spaltet das Wasser im Elektrolyseur in Wasserstoff und Sauerstoff. 3. Die entstehenden Gase können im Elektrolyseur zwischengespeichert werden. 4. Wasserstoff und Sauerstoff werden in die Brennstoffzelle eingespeist. Hier werden sie direkt in Strom umgewandelt. 5. Der Strom treibt den Elektromotor an. Dieser aktiviert den Propeller. Stand: 7/2000 3 technische Daten Seite 10 hydro-Genius Professional 3.6 Technische Daten Solarmodul Abmessung (Breite x Höhe x Tiefe) 200 mm x 297 mm x 100 mm Klemmenspannung 2,2 V Kurzschluss-Strom 1200 mA Punkt maximaler Leistung: Spannung 1,8 V Strom 1000 mA Leistung 1,8 W 2 Leistungsdaten unter Standardbedingungen (bei 1000 W/m und 25 °C) Elektrolyseur Abmessung (Breite x Höhe x Tiefe) Membranfläche Verbrauch an destilliertem Wasser Wassermenge von der Sauerstoffseite auf die Wasserstoffseite transportiert Arbeitsspannung im Dauerbetrieb Arbeitsspannung für kurzfristige Spitzenlast Strom Wasserstoffproduktion Zweizellige Brennstoffzelle Abmessung (Breite x Höhe x Tiefe) Membranfläche Spannung in Parallelschaltung Spannung in Reihenschaltung Strom in Parallelschaltung Verbrauch an Wasserstoff Verbrauchermodul Abmessung (Breite x Höhe x Tiefe) Betriebsspannung des Motors Stromaufnahme des Motors Betriebsspannung der Glühlampe Wählbare Widerstände Max. Leistung Widerstände Klimatische Bedingungen Umgebungstemperatur Transport- und Lagertemperatur Stand: 7/2000 200 mm x 310 mm x 110 mm 2 25 cm 1 ml/3 h bei 1000 mA Elektrolysestrom 2 ml/h bei 1000 mA Elektrolysestrom 1,4 - 1,8 V 2,0 V 0 - 4000 mA max. 28 ml / min 3 technische Daten 200 mm x 297 mm x 90 mm 2 2 x 10 cm 0,4 – 1,0 V 0,8 – 2,0 V max. 4000 mA Max 28 ml/ min bei 4000 mA Strom 100 mm x 297 mm x 100 mm 0,2 V – 3V 10 mA – 50 mA 1,5 V – 3V 0,3 / 0,5 / 1 / 2 / 3 / 5 / 10 / 20 / 50 / 100 Ω 0,3 Ω : 4 W 0,5 - 1 Ω : 2,5 W 2-5Ω: 1 W 10 – 20 Ω : 0,5 W 50 – 100 Ω : 0,2 W 10 - 35 °C 10 - 35 °C Vor Frost schützen! Seite 11 hydro-Genius Professional 4. Transport und Lagerung 4.1 Transport Verpacken Sie die Komponenten vor dem Transport sicher und geschützt. Schützen Sie den Transportbehälter vor Sturz, Erschütterungen und Witterungseinflüssen. ® Für den Transport sollte der hydro-Genius Professional Elektrolyseur entleert werden. 4.2 Verpackung ® Aus transporttechnischen Gründen liefert heliocentris hydro-Genius Professional teilweise zerlegt an. Die Montageanleitung finden Sie in Abschnitt 5. Bei Transportschäden melden Sie sich bitte bei Ihrem Lieferanten. 4.3 Lagerung Bewahren Sie hydro-Genius Professional bei längeren Stillstandszeiten an einem dunklen Ort auf. Die Anlage sollte sicher vor unbefugtem Zugriff gelagert werden. Wird der Elektrolyseur länger als einen Monat nicht benutzt, so ist das destillierte Wasser zu entfernen, ebenso wenn er nicht in dem Halterahmen montiert aufrecht stehend gelagert wird. Vor dem Neustart muss eine erneute Befüllung mit destilliertem Wasser erfolgen. Um Verschmutzungen, Verletzungen und Beschädigungen zu vermeiden, verwenden Sie zur Aufbewahrung möglichst den Originalkarton oder den Halterahmen mit einer Schutzfolie oder einen anderen geschlossenen Aufbewahrungsort. 4 Transport / Lagerung 5 Montage/ Installation Der Aufbewahrungsort muss trocken sein. 5. Installation und Montage 5.1 Arbeitsplatz ® Der hydro-Genius Professional Halterahmen muss auf einer ebenen, waagerechten, stabilen und festen Unterlage aufgestellt werden. Hängen Sie die Komponenten in den Halterahmen ein, bevor Sie die Experimente beginnen. Zu Experimentierzwecken wird eine Arbeitshöhe von 75 - 85 cm empfohlen. Die montierte Anlage benötigt eine Standfläche von ca. 1,5 m x 0,8 m. Die Umgebungstemperatur soll im Bereich von 10°C bis 35°C liegen. Deshalb wird empfohlen, das Modell nur innen zu betreiben, um Witterungseinflüsse zu meiden. Stand: 7/2000 Seite 12 hydro-Genius Professional 5.2 Solarmodul ® Das hydro-Genius Professional Solarmodul kann mit verschiedenen Lichtquellen betrieben werden: 1. Sonnenlicht 2. Halogenlampen bis 150 Watt elektrische Leistung 3. Glühfadenlampen bis 150 Watt elektrische Leistung Die Lichtquelle muss eine über die Fläche der Solarzellen gleichmäßige Ausleuchtung sicherstellen. Achten Sie darauf, dass das Solarmodul nicht überhitzt. Das Solarmodul kann in den Halterahmen eingehängt und auf dem Tisch aufgestellt werden. Die Klemmschraube erlaubt die Einstellung unterschiedlicher Winkel zur Lichtquelle. 5.3 Elektrolyseur Montage der Überlaufrohre Setzen Sie die beiden Überlaufrohre mit ihren Stopfen auf die Gasspeicher auf. Die Stopfen müssen eine dichtende Verbindung gewährleisten. Tipp: Durch Anfeuchten der Rohrenden mit dest. Wasser erleichtern Sie das Aufschieben. 5 Montage/ Installation Einfüllen von destilliertem Wasser Achtung: nur destilliertes Wasser in den Elektrolyseur einfüllen. Bei Verwendung anderer Flüssigkeiten (z.B. elektrolythaltig) droht Zerstörung des Elektrolyseurs. 1. Benutzen Sie zur Vereinfachung eine Spritzflasche mit destilliertem Wasser. ❯❲❱ ❳❩❨ 0 0 20 20 40 40 60 60 F 2. Füllen Sie durch die Öffnungen in beiden Stopfen destilliertes Wasser ein. + ❬ ❭ ❪ ❫ ❴❵ ❛ ❜ ❝ ❞ ❴❡ ❢ ❵ ❝ ❫ ❴❵ ❣ ❜ ❝ ❞ ❴ ❡ ❢ ❵ ❤ ❝ • Stand: 7/2000 Seite 13 hydro-Genius Professional Bei Betrieb mit Gasspeicher (siehe Bild a)) auf beiden Seiten bis zur 0 ml Markierung. Da während des Elektrolysevorgangs Wasser von der O2-Seite auf die H2-Seite überführt wird (bei einem Elektrolysestrom von 1 A ca. 2 ml/h), sollten für längeren Gebrauch (Dauerbetrieb) die beiden Seiten in unterschiedlicher Höhe befüllt werden (siehe Bild b)). ✐ ❥ ♠♥ ❦ ❧ ♦♣ 0 0 0 0 20 20 20 20 40 40 40 40 60 60 60 60 M5 a) Speicherbetrieb M5 b) Dauerbetrieb 5.4 Brennstoffzelle Die Brennstoffzelle wird bereits fertig montiert und betriebsbereit geliefert. 5.5 Verbrauchermodul 5 Montage/ Installation Stecken Sie den Propeller vorsichtig auf die Motorachse. 5.6 Gesamtaufbau Stellen Sie die Schlauch- und Kabelverbindungen wie in Abschnitt 3.4 dargestellt her. Hinweise für die Durchführung von Experimenten finden Sie in den Experimentanleitungen. Stand: 7/2000 Seite 14 hydro-Genius Professional 6. Inbetriebnahme 6.1 Vorbereitung zur Inbetriebnahme ® Für die Ausleuchtung des hydro-Genius Professional Solarmoduls empfehlen wir, als Lichtquelle intensives Sonnenlicht oder die bei heliocentris erhältliche Leuchte mit 120 Watt Glühfadenlampe zu verwenden. Auf diese Weise erreichen Sie eine gleichmäßige Ausleuchtung des Solarmoduls, eine ausreichende Bestrahlungsstärke und einen sicheren Betrieb. Weitere Hinweise entnehmen Sie bitte den beigefügten Experimentanleitungen. ® Die hydro-Genius Professional Elektrolyseure können mit folgenden Stromquellen betrieben werden: 1. Solarmodul. Der maximale Strom (Kurzschluss-Strom) des Solarmoduls darf 4 Ampère ® nicht überschreiten. Das hydro-Genius Professional Solarmodul ist optimal auf den Elektrolyseur abgestimmt. 2. Netzteil. Der Strom des Netzteiles muss auf maximal 4 Ampère und 2 Volt begrenzt werden, da der Elektrolyseur sonst zerstört wird. Achtung: Der Strom am Elektrolyseur darf nie 4 A und die Spannung nie 2 V übersteigen. Es droht sonst die Zerstörung des Elektrolyseurs. Achten Sie unbedingt darauf, dass die Stromquellen polrichtig angeschlossen werden, d.h. ® verbinden Sie den Pluspol der Stromquelle mit dem Pluspol des hydro-Genius Professional Elektrolyseurs und den Minuspol der Stromquelle mit dem Minuspol des Elektrolyseurs. ® Der hydro-Genius Professional Elektrolyseur ist mit einer Schutzdiode ausgerüstet, die bei Verpolung die Stromquelle kurzschließt. Bei Strömen über 4 Ampère kann es bei Verpolung zur Zerstörung der Schutzdiode kommen. 6 Weitere Hinweise entnehmen Sie bitte den beigefügten Experimentanleitungen. Betrieb ® Wasserstoff-/Sauerstoffquellen für die hydro-Genius Professional Brennstoffzelle a) hydro-Genius Professional Elektrolyseure ® Am einfachsten und sichersten ist die Verwendung des hydro-Genius Professional Elektrolyseurs als Quelle der benötigten Gase. Setzen Sie den Elektrolyseur in Betrieb (siehe 5.3). Schließen Sie den Wasserstoffschlauch des Elektrolyseurs an den Wasserstoffeinlass-Stutzen (5d) der Brennstoffzelle an. Verfahren Sie analog mit Sauerstoff. Ca. 10 Minuten nach Inbetriebnahme des Elektrolyseurs liefert die hydro-Genius Professional Brennstoffzelle die volle elektrische Energie. ® b) 1 l-Druckdosen mit Wasserstoff und Sauerstoff Stand: 7/2000 Seite 15 hydro-Genius Professional ® Die hydro-Genius Professional Brennstoffzelle lässt sich direkt aus einer Labordruckdosen mit Wasserstoff und Sauerstoff versorgen. Die Brennstoffzelle kann unter Leistungsverlusten auch mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft betrieben werden (siehe dazu Experiment b1). Die Druckdosen sind mit einem Volumen von 1 Liter und einem Fülldruck von 12 bar auch bei heliocentris zu beziehen. Verwenden Sie unbedingt einen Druckminderer mit einem Enddruck von maximal ® 0,6 bar für die Gasversorgung, da die hydro-Genius Professional Brennstoffzelle nicht für einen Druckbetrieb ausgelegt ist. Schließen Sie den am Wasserstoffeinlassstutzen (5d) der Brennstoffzelle montierten Schlauch an den Druckminderer der Druckdose an. Um den Wasserstoffstrom zu kontrollieren und einzuregeln, sollte der am Gasauslass (5e) der Brennstoffzelle montierte Schlauch in ein mit destilliertem Wasser gefülltes Becherglas eingetaucht werden (siehe auch Experimentieranleitung b1). Regeln Sie den Wasserstoffstrom so, dass möglichst wenig Wasserstoff durch den Gasauslass entweicht. Eine Blase je 2 – 5 Sekunden ist ausreichend. Verfahren Sie genauso für die Sauerstoffseite! Falls das Gasangebot geringer als der Verbrauch ist, wird destilliertes Wasser aus dem Becherglas in die Brennstoffzelle gezogen. Wenn die Stromabgabe der Brennstoffzelle erhöht wird, muss der Gasstrom entsprechend nachgeregelt werden. Nach Abschalten der Gasquelle muss der Schlauch sofort aus dem Becherglas genommen werden. c) Druckgasflaschen ® Analog zu den Druckdosen kann die hydro-Genius Professional Brennstoffzelle mit gebräuchlichen Labordruckgasflaschen mit Druckminderer betrieben werden. Die Reinheit muss bei Wasserstoff mindestens 99,9 % (Reinheit 3.0) betragen. Beachten Sie die Bedienungsanleitungen des Druckminderers und der Druckgasflasche!! ® Achtung: Die hydro-Genius Professional Brennstoffzelle ist nicht für den Druckbetrieb ausgelegt. Die Dosierung des Druckminderer hat mit äußerster Vorsicht zu erfolgen, um plötzliche Druckstöße zu vermeiden. Beachten Sie unbedingt die Sicherheitshinweise in den Abschnitten 2 und 6. Weitere Hinweise entnehmen Sie bitte den beigefügten Experimentanleitungen. 6.2 Sicherheitsvorkehrungen für den Betrieb 6 Betrieb 1. Der Lehrer ist verpflichtet, dafür zu sorgen, dass Schüler oder andere Personen die Anlage nur unter Aufsicht und Anleitung bedienen. ® 2. Experimente mit hydro-Genius Professional müssen unter Verwendung der beiliegenden Experimentieranleitungen durchgeführt werden. 3. Falls die verwendete Lichtquelle zu einer großen Wärmeentwicklung am Solarmodul führt, darf dieses erst berührt werden, nachdem es nach Entfernung der Lichtquelle hinreichend abgekühlt ist. 4. Gegebenenfalls sind die in der Bedienungsanleitung der verwendeten Lichtquelle angegebenen Sicherheitshinweise zu beachten. Insbesondere muss der angegebene Mindestabstand von der Lampe eingehalten werden. Stand: 7/2000 Seite 16 hydro-Genius Professional 6.3 Empfohlene Betriebsweisen Es ist darauf zu achten, dass der Elektrolyseur im Betrieb nicht austrocknet. ® Für die hydro-Genius Professional Brennstoffzelle ist ein regelmäßiger Betrieb vorteilhaft. Wenn möglich, sollte die Apparatur alle 3-4 Wochen für einige Stunden betrieben werden. ® Je häufiger die hydro-Genius Professional Brennstoffzelle in Betrieb ist, desto leistungsfähiger ist sie. Bei längeren Betriebspausen kann die Membran austrocknen. Dadurch wird die Anlaufzeit verlängert. Um eine exakte Übereinstimmung von gemessenen Daten der Brennstoffzelle (z.B. die Kennlinie) mit den Vorgaben der Experimentalanleitungen zu gewährleisten sollte die hydro® Genius Professional Brennstoffzelle vor den Messungen einige Zeit in Betrieb sein. ® Mit den hydro-Genius Professional Elektrolyseuren sind grundsätzlich drei unterschiedliche Betriebsweisen möglich: a) Speicherbetrieb b) Dauerbetrieb c) Betrieb mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft Beim Speicherbetrieb ist darauf zu achten, dass beide Gasspeicher vor Beginn der Versuche bis zur 0 ml Markierung aufgefüllt sind. ® Beim Dauerbetrieb sollte beim hydro-Genius Professional PEM Elektrolyseur die Sauerstoffseite bis zur 0 ml und die Wasserstoffseite nur bis zur 30 ml Markierung befüllt werden, da während des Elektrolysevorgangs Wasser von der Sauerstoff- auf die Wasserstoffseite transportiert wird. Wenn der Wasserstand im Gasspeicher auf der Wasserstoffseite sich der 0 ml-Markierung nähert, muss das überschüssige Wasser nach Entfernen des Überlaufrohres mit Hilfe einer Spritze oder Pipette abgesaugt werden. Etwa das gleiche Wasservolumen muss auf der Sauerstoffseite nachgefüllt werden. Für den Betrieb mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft ziehen Sie bitte die Sauerstoffschläuche von der Brennstoffzelle ab. 6 Betrieb 6.4 Unzulässige Betriebsweisen 1. Das Solarmodul darf durch die Strahlungsquelle nicht über 60 °C erhitzt werden. 2. Das Solarmodul darf nicht mit fokussiertem (gebündeltem) Licht beleuchtet werden. 3. Das Solarmodul darf nicht durch starke Kraftanwendung verbogen werden (Bruchgefahr für die Solarzellen) Stand: 7/2000 Seite 17 hydro-Genius Professional 4. Die Gasschläuche dürfen nicht zusammen gekniffen werden, weil es zum Überdruck kommen kann. Die Folge wäre ein Abspringen der Schläuche und damit eine Verletzungsgefahr. 5. Die Auslassöffnungen der Brennstoffzelle und aller anderen Rohre dürfen ebenfalls nicht verschlossen werden. 6. Die Gasspeicher des Elektrolyseur müssen bis mindestens zur Oberkante des Elektrolyseurgehäuses mit destilliertem Wasser gefüllt sein. 7. Die in Abschnitt 3.6 angegebenen maximalen Betriebsspannungen für den Elektrolyseur dürfen nicht überschritten werden. 8. Schließen Sie unter keinen Umständen die Brennstoffzelle an eine externe Stromquelle (z.B. Labornetzteil oder Solarmodul) an. Ein von außen erzwungener Stromfluss kann sofort zur Zerstörung der Brennstoffzelle führen. 9. Werden andere Gegenstände als der im Lieferumfang enthaltene Propeller auf die Motorachse aufgesteckt, übernimmt heliocentris keinerlei Haftung für jegliche dadurch verursachte Schäden. 6.5 Inbetriebnahme ® (am Beispiel des hydro-Genius Professional Demo) 1. Stellen Sie sicher, dass der Halterahmen auf einer waagerechten und stabilen Unterlage steht. 2. Stecken Sie mit Laborkabeln („Bananenstecker“) folgende Verbindungen zwischen der Stromquelle (Solarmodul (1) oder Netzteil) und dem Elektrolyseur her: Pluspol Stromquelle (1d) mit Pluspol des Elektrolyseurs (2a) Minuspol Stromquelle (1e) mit Minuspol des Elektrolyseurs (2b). 3. Verbinden Sie mit den beigefügten Gasschläuchen die Wasserstoffseite des Elektrolyseurs (2h) mit der Wasserstoffseite der Brennstoffzelle (5e). Verfahren Sie analog mit der Sauerstoffseite (2j mit 5f). 4. Beleuchten Sie das Solarmodul ausreichend oder stellen Sie am Netzteil einen Strom zwischen 500 mA und 2 A ein. 6 Betrieb 5. Jetzt sollten Sie eine deutliche Gasentwicklung im Elektrolyseur beobachten. In der Halbzelle (2c) entsteht Sauerstoff, in der anderen Halbzelle (2d) entsteht Wasserstoff. 6. Entscheiden Sie sich, ob Sie die beiden Einzelzellen der Brennstoffzelle parallel oder in Reihe verschalten möchten: Parallelschaltung: Verbinden Sie den Minuspol der Zelle 1 (5b) mit dem Pluspol der Zelle 2 (5c). Verbinden Sie den Pluspol von Zelle 1 (5a) mit dem Pulspol des Verbrauchers (z.B. 6b) und den Minuspol von Zelle 2 (5d) mit dem Minuspol des Verbrauchers (z.B. 6b). Reihenschaltung: Verbinden Sie die Pluspole von Zelle 1 und 2 (5a und 5c), ebenso die Minuspole von Zelle 1 und 2 (5b und 5d). Verbinden sie den gemeinsamen Pluspol der Brennstoffzelle mit dem Pluspol des Verbrauchers, ebenso verfahren Sie mit den Minuspolen. Stand: 7/2000 Seite 18 hydro-Genius Professional 7. Nach 10 Minuten sollte die Brennstoffzelle ausreichend mit Gas versorgt sein und die angeschlossenen Verbraucher versorgen können. 6.6 Mögliche Funktionsstörungen (Kleine Störungen, die Sie selbst beheben können) Lampe für Solarmodul funktioniert nicht - Ist der Netzstecker in der Stromquelle? Wurde die Lampe richtig fest eingeschraubt? Stellen Sie fest, dass die Lampe defekt ist, wechseln Sie sie aus. Eine Ersatzlampe ist bei heliocentris oder im Fachhandel erhältlich. (Typ: 230V; 120W; PAR 38; Spot 12°) Elektrolyseur produziert kein Gas - Ist die Verkabelung zwischen Solarmodul und Elektrolyseur korrekt (siehe Abschnitt 6.5)? Elektrolyseur produziert zu wenig Gas (≤ 4 sec / Gasblase) - Leuchten Sie das Solarmodul besser mit der Lampe aus. (Vorsicht, Verbrennungsgefahr!) Glühlampe leuchtet nach 10 min nicht und Motor läuft nicht an - Sind Brennstoffzelle und Verbrauchermodul korrekt verkabelt? (siehe Abschnitt 6.5) - Überprüfen Sie den Sitz und die Dichtheit der Stopfen am Elektrolyseur (2h; 2j) und der Gasschläuche zur Brennstoffzelle (5). - Entstehen Bläschen im Elektrolyseur, so kann ein Schlauch zur Brennstoffzelle defekt sein. Wenden Sie sich in diesem Fall an ihren Lieferanten. Bauen Sie auf keinen Fall irgendein Schlauchmaterial ein! - Möglicherweise ist die Brennstoffzelle eingetrocknet, wenn hydro-Genius® Professional mehr als 2 Monate nicht in Betrieb war. Geben Sie mit einer Spritzflasche einige Tropfen destilliertes Wasser in den Sauerstoffeinlass der Brennstoffzelle. Bei ununterbrochenen Betrieb kann es zu überschüssigem Wasser in der Brennstoffzelle kommen. Dieses kann von Zeit zu Zeit durch die Gasstutzen ausgeschüttet werden. Die Glühlampe ist defekt. Wechseln Sie die Glühlampe mittels eines auf den Kolben geschobenen passenden Schlauches (liegt bei Lieferung bei) (Typ der Lampe: E 5,5 0,9 V) - Glühlampe leuchtet nach 10 min nicht, aber Motor läuft - 6 Betrieb Alle anderen Störungen und Unregelmäßigkeiten können nur durch heliocentris behoben werden. In diesem Fall möchten wir Sie bitten, Ihren Lieferanten telefonisch oder per Fax zu benachrichtigen. Viele Fragen lassen sich bereits am Telefon klären. Stand: 7/2000 Seite 19 hydro-Genius Professional ® Anschließend kann entschieden werden, ob Sie hydro-Genius Professional oder einzelne Teile davon zur Reparatur schicken müssen. 6.7 Außerbetriebnahme 1. 2. 3. 4. Ziehen Sie den Netzstecker der Leuchte. Warten Sie ab, bis sich der Propeller nicht mehr dreht. Lassen Sie die Lampe abkühlen. ® Stellen Sie hydro-Genius Professional an einen sicheren Ort. 6.8 Außerbetriebnahme im Notfall Falls unvorhergesehene Betriebszustände eintreten sollten, verfahren Sie wie folgt: Kunststoffteile verformen sich, weil 1. Schalten Sie die Lampe aus. der Mindestabstand der Lampe nicht 2. Lassen Sie das Modell abkühlen, bevor Sie oder eingehalten wurde. Dritte es berühren. 3. Verfahren Sie weiter, wie unter 6.7 angegeben. Austretender Wasserstoff entzündet sich 1. Entfernen Sie unverzüglich die Stromzuleitung zum Elektrolyseur, um die Wasserstoffproduktion zu stoppen 2. Sorgen Sie unverzüglich dafür, dass alle anwesenden Personen einen Sicherheitsabstand von mindestens 10 m zum Modell einhalten 3. Nähern Sie sich nach einer Wartezeit von mindestens 10 Minuten mit geeigneter Schutzkleidung (Schutzbrille!), um das Modell nach Abschnitt 6.7 außer Betrieb zu setzen. ® Senden Sie hydro-Genius Professional in allen hier aufgeführten Fällen vor einer erneuten Inbetriebnahme zur Funktionskontrolle an Ihren Lieferanten. 7. Wartung und Instandhaltung 7.1 Sicherheitsvorkehrungen 6 Betrieb Achten Sie nach Wartungsarbeiten auf die richtige Wiedermontage von Schläuchen und Kabeln. 7.2 Reinigung Reinigen Sie hydro-Genius® Professional nur mit klaren Wasser oder einem speziellen Acrylglasreiniger . Vermeiden Sie unbedingt den Kontakt mit Lösungsmitteln. Stand: 7/2000 Seite 20 hydro-Genius Professional 7.3 Wartung Nachfüllen von Wasser in den Elektrolyseur Wenn der Füllstand der Flüssigkeit bis unter die 60 ml Markierung auf der O2-Seite abgesunken ist, muss destilliertes Wasser nachgefüllt werden. Verfahren Sie, wie unter 5.4 beschrieben. Auf der H2-Seite ist bei Bedarf (Dauerbetrieb, siehe Abschnitt 5.3) der Wasserstand durch Ausgießen bis auf die 60 ml Markierung zu reduzieren. Wechseln Sie die Glühlampe des Verbrauchermoduls mittels eines auf den Kolben geschobenen passenden Schlauches (liegt der Lieferung bei) (Typ der Lampe: E 5,5 0,9 V) Weitere Wartungsarbeiten sind nicht notwendig. 8. Garantie und Reklamationen ® Die Garantiezeit für hydro-Genius Professional beträgt 6 Monate. Die Garantiezeit tritt mit dem Tag der Auslieferung in Kraft und betrifft nur Schäden, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung ohne Verschulden des Betreibers eingetreten sind. Garantieansprüche gegenüber heliocentris können nicht geltend gemacht werden wenn: 1. der Kunde durch Fehlbedienung den Schaden herbeigeführt hat. 2. am Gerät eigenmächtig Reparaturen oder Manipulationen durchgeführt wurden. 3. der Kunde seine Aufsichtspflicht als Betreiber vernachlässigt hat und Dritte einen Schaden herbeigeführt haben. Bei Reklamationen und Rückversand in Folge von Reparaturen trägt der Kunde Risiko und Kosten und hat für ordnungsgemäße und sichere Verpackung zu sorgen. Bei allen Rückfragen wenden Sie sich bitte an Ihren Lieferanten. Hersteller: 7 Wartung heliocentris Energiesysteme GmbH, Rudower Chaussee 29, 12489 Berlin 8 Garantie Stand: 7/2000 Seite 21
© Copyright 2024 ExpyDoc
