Was habe ich hier fotografiert? Brennstoffzelle? (Wer kann russisch?)

[Airtoair]

Ich war im August 2005 im Raumfahrtmuseum von RKK Energia in Korolev bei Moskau. Dort habe ich dieses Schnittmodell fotografiert. Jetzt frage ich mich, was das genau ist.
Soweit ich das Schild (mit Hilfe eines online-Translators) entziffern kann, steht da was von "Tank des Systems zur Stromversorgung". (Ist das richtig?) Auch die Museumsführerin hat damals sowas erzählt. Genauer konnte aber auch sie das Ding nicht bezeichnen.
Jetzt frage ich mich, ob das nicht eigentlich eine Brennstoffzelle ist, in der ja aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie gewonnen werden kann. Im Inneren sind jedenfalls viele blanke Kupferdrähte gespannt, die wohl die Elektrizität aufnehmen würden?

Kann mir jemand erklären, was das wirklich ist? :?!

 

[Airtoair]

Für diejenigen hier, die des Russischen mächtig sind, ist hier noch ein Ausschnitt von dem Schild mit der knappen, russischen Beschreibung:
Wie gesagt, habe ich versucht die Worte mit einem Online-Translator zu übersetzen. Dabei ist "Tank of system of electrosupply" rausgekommen, zu deutsch also "Tank des Systems zur Stromversorgung".

 

[radist]

Für diejenigen hier, die des Russischen mächtig sind, ist hier noch ein Ausschnitt von dem Schild mit der knappen, russischen Beschreibung:
Wie gesagt, habe ich versucht die Worte mit einem Online-Translator zu übersetzen. Dabei ist "Tank of system of electrosupply" rausgekommen, zu deutsch also "Tank des Systems zur Stromversorgung".

Die Übersetzung ist wörtlich absolut korrekt. Man kann noch versuchen "Bak" mit "Behälter" statt "Tank" zu übersetzen, das gibt aber wohl auch nicht mehr an Information her.
Sagt vieleicht der "Typ" ??? 11F35 10Ä7100-0 ??? etwas aus?


radist

 

[Airtoair]

@radist: Danke für die Bestätigung der Uebersetzung.

Mittlerweile denke ich, dass ich der Lösung des Rätsels ein paar Schritte näher gekommen bin. Ich denke, das Teil wurde im Buran-Orbiter verwendet. "11F35" ist ja die technische Bezeichnung des Buran-Orbiters. Es ist aber keine Brennstoffzelle, sondern tatsächlich ein Tank für eine der Komponenten, die in einer Brennstoffzelle verwendet werden.
Nachdem mir eingefallen war, dass "11F35" eine Bezeichnung für den Buran ist, habe ich gestern abend und heute noch ein wenig auf www.buran.ru rumgesurft. (Ist ziemlich mühsam, da die interessanten Seiten alle in russisch sind. Zum Glück gibt's www.translate.ru :D ) Dabei bin ich auf die folgende Seite gestossen: http://www.buran.ru/htm/kompon.htm
Die Nr. 25 in der zweiten Grafik sieht genau so aus, wie das Ding das ich fotografiert habe. Auch die Beschreibung würde passen (laut Online-Translator): "Tank SEP". Die Nr. 26 direkt daneben wird als "Electrochemical generator (EHP) SEP" bezeichnet, was doch eine andere Bezeichnung für Brennstoffzelle ist?
Auch auf dieser Seite habe ich einen Hinweis gefunden: http://www.buran.ru/htm/techno.htm
Hier wird die Nr. 62 als "capacity (tank) of system of power supplies" bezeichnet. (Wenn man in der zweiten Grafik auf "Zoom In" klickt, kriegt man eine Vergrösserung auf der man die Nummern lesen kann.)

Jetzt kommt natürlich wieder die Frage: Stimmen die Uebersetzungen so (und damit auch meine Schlussfolgerungen)?

 

[radist]

@Airtoair
Gute Seite, habe auch gleich mal etwas gestöbert.

Deine Übersetzungen kann ich Dir so bestätigen.

Linkerhand im Bild gibt es eine Laufleiste mit Links zu den Kapiteln. Da sind unter "Bordsysteme" die Bereiche "Triebwerke", "Steuerung", "Lebenserhaltungssystem", "Stromversorgung" und "Funkausrüstung" als Überschriften aufgeführt. Leider haben nur die 2 ersten Titel einen Link zur jeweiligen Beschreibung. Man kann aber vieleicht hoffen, daß der Rest noch ergänzt wird.

radist

 

[Airtoair]

@radist: Damit dürfte das Rätsel wohl gelöst und das Teil identifiziert und zugeordnet sein. Ich danke Dir für Deine Unterstützung!

Ja, die Seite ist wirklich interessant. Nur schade, dass nur wenig ins Englische übersetzt wurde. Aber mit einem Uebersetzungsprogramm geht's einigermassen.
Die Laufleiste habe ich auch entdeckt, aber eben, genau das Kapitel "Stromversorgung" ist nicht verlinkt. Vielleicht kommt's ja noch.

 

[Aeronaut]

Hallo,

eine Brennstoffzelle benötigt ja Wasserstoff 2*H² und Sauerstoff O².

Der wird ja normalerweise flüssig in Tanks aufbewahrt.


Im All ist es jedoch recht kalt. Obwohl die Oxidation "kalt" abläuft, braucht man für den chemischen Prozess sicher in etwa 20° bis 30°C. Deshalb wird man das ganze gut isolieren und beheizen. Eine dicke Isolierung ist ja zu sehen

Es sieht so aus als wäre eine Heizschlange auf der "Schwappschutzplatte" in der Mitte des Behälters befestigt.

(Sind die roten Bänder wirklich Kupferdrähte? Deren Funktion ist mir da schleierhaft.)

Der Thermostat einer solchen Heizung soll bei Apollo 13 versagt haben und zur Explosion des O2 im Tank des Service Moduls geführt haben soll.

Somit paßt doch die obige wörtliche Übersetzung recht gut.

freundliche Grüße und Wünsche für 2006

Hans

 

[Airtoair]

@Aeronaut: Danke für Deine Erklärungen!

Trotzdem habe ich noch eine Frage dazu:
Dass H2 und O2 vorzugsweise flüssig aufbewahrt werden und dazu gekühlt werden müssen, leuchtet mir ein, da sie so ja weniger Volumen brauchen. (Selbe Problematik wie bei der Aufbewahrung für die Verwendung als Treibstoff.)
Aber wozu braucht's dann eine Heizung im Tank, wenn der Inhalt doch eigentlich gekühlt sein sollte?
Ich bin weder Ingenieur noch Chemiker, aber ein bisschen was vom Chemie- und Physik-Unterricht ist dennoch haften geblieben, auch wenn's schon lange her ist. Deshalb kann ich nur vermuten, dass man damit erreichen will, dass das H2, bzw. O2, bereits im Tank verdampft und aufgrund der Expansion einerseits den Tank unter Druck setzt und andererseits selbständig als Gas in die Brennstoffzelle strömt und man so auf eine Pumpe verzichten kann, die man ja für den Transport im flüssigen Zustand wohl bräuchte. Liege ich da richtig?
Noch eine Frage: Müssen eigentlich beide Komponenten in externen Tanks aufbewahrt und erst für den chem. Prozess in die Brennstoffzelle geleitet werden, oder kann man auch eine Komponente in der Brennstoffzelle aufbewahren und die andere dann aus einem externen Tank zuführen? (Hätte Vorteile bezüglich Platz- und Gewichtsersparnis)

Ob die roten Bänder tatsächlich Kupferdrähte sind, kann ich nicht mehr mit Bestimmtheit sagen. War mehr eine Vermutung von mir beim Betrachten meines Fotos. Was könnte es sonst sein? Was wäre die Funktion in einem H2- oder O2-Tank?

@Aeronaut: Ich wünsche Dir auch alles Gute für 2006!

 

[Aeronaut]

Hallo Airtoair,

vorneweg zunächst einmal : Ich habe auch keine spezifischen Insiderkenntnisse zu den in der Raumfahrt verwendeten Brennstoffzellen.

Allerdings kann man sich doch einiges mit ein paar Grundkenntnissen und dem was man über Brennstoffzellen im web lesen kann selbst ableiten.

z. B. hier ein Link : http://www.diebrennstoffzelle.de/zelltypen/pemfc/funktion.shtml

Es ist doch eigentlich logisch, daß die Brennstoffzelle nicht zu kalt sein darf, denn bei der Reaktion entsteht ja Wasser. Das würde ja im Minusbereich sofort gefrieren und die Brennstoffzelle, deren Funktion ja von speziellen Membranen abhängig ist, sofort blockieren.

Für die Funktion ist außerdem nach dem MWG ( Massenwirkungsgesetz) eine möglichst große Reaktionsoberfläche erforderlich.

Es macht doch überhaupt keinen Sinn, den Tank in die Zelle zu integrieren.
Dann wäre die Zell ja auch tiefgekühlt und würde nicht funktionieren.

Im übrigen ist zu bedenken, daß flüssiges H² undO² zwei sehr gefährliche Stoffe sind, die sofort explodieren, wenn sie aufeinandertreffen. Auch gasförmiges H² würde beim Auftreffen auf flüssiges O² sofort reagieren.

Also muß man die Stoffe schön voneinder getrennt aufbewahren, bevor sie in der B-Zelle aufeinandertreffen.

Und da man die Stoffe ja gasförmig benötigt, das Zeug aber noch flüssig ist, muß (!) man die Verdampfungswärme im tiefkalten Weltraum (-270 ° C) eben per Heizung zuführen.

Auch bei Apollo 13 wurde die Heizung erst eingeschaltet, als man die Tanks im All ( man war ja schon auf dem halben Weg zum Mond ) in Betrieb nehmen wollte und nicht schon auf dem Boden. Da mußte man noch kühlen!
Nur so ein paar Gedanken noch zum Thema.


freundliche Grüße

Hans

 

[Aeronaut]

Ein weiterer Gedanke kommt mir gerade noch zu den roten Drähten:

Sie dienen vielleicht zur Inhaltsmessung auf kapazitivem Wege.

Wenn man sich überlegt, wie siehts denn im Betrieb in so einem Behälter aus ?

Bei vollständig gasförmigem Inhalt kann man den Druck messen und daraus Rückschlüße ziehen, bei teils gasförmigem und teils verflüssigten Inhalt ( im sogenannten Naßdampfbereich) sagt der Druck aber nichts über die Menge des Inhalt aus.

Der verflüssigte oder auch gasförmige Inhalt ist ja schwerelos und mechanische Schwimmer oder Tauchrohre funktionieren nicht.

Die gespannten Drähte, die ja, wie zu sehen ist, durch Isolationstüllen geführt werden, stellen jedoch eine Seite einer elektrischen Kapazität gegen z. B. das Gehäuse dar, die vom Füllgrad, egal wo die Einzeltröpfchen gerade rumschwirren, abhängig und leicht zu messen ist.

Kapazitive Inhaltsmessung ist ja heute in vielen Tanks gebräuchlich und außerdem noch billig.

Dieser Gedanke ist natürlich eine reine Spekulation von mir.

Genaues kann sicher nur ein "Eingeweihter" dazu sagen,
aber ob Raumfahrthersteller ihr Wissen immer so gerne preisgeben wollen oder dürfen ?

Grüße in den Kosmos

Hans

 

[Kai-Uwe]

Nur mal so, aber H² und O² reagieren keineswegs sofort, wenn sie aufeinandertreffen. Es braucht in jedem Falle noch den berühmten Funken ;)

Kai-Uwe

 

[Aeronaut]

Zitat Kai Uwe : "Nur mal so, aber H² und O² reagieren keineswegs sofort, wenn sie aufeinandertreffen. Es braucht in jedem Falle noch den berühmten Funken"

Hallo Kai Uwe,

Danke für den Tipp, wußte ich aber schon.

Im gasförmigen Zustand ist das auch richtig. Ein solches Gemisch nennt man Knallgas.
Habe ich selbst schon als Schüler mit rumgespielt. ( In kleinen Mengen!)

Allerdings meine ich erst kürzlich in einem Chemie Buch gelesen zu haben, daß flüssiger ( und damit reiner ) Sauerstoff sofort mit allen (!) brennbaren Substanzen reagiert. Hab ich aber leider noch nicht mit spielen können.

Schau mal bitte hier :

http://www.airliquide.at/loesungen/produkte/gase/docs/sdb/10.2200.pdf



Wenn Du aber bessere Informationen vorweisen kannst, würde ich mich darüber freuen.


freundliche Grüße

Hans

Vielleicht hat hier ja schon mal einer die Filmsequenz gesehen, in der eine V2 Rakete auf der Startrampe zerbricht. Da kann man gut sehen, wie der flüssige Sauerstoff auf den damals als Brennstoff verwendeten Alkohol trifft.
Wirklich beeindruckend der folgende Feuerball

 

[Airtoair]

@ Aeronaut: Danke für Deine ausführlichen und einleuchtenden Erklärungen!

Gerade Deine Erklärung zu den roten Drähten ist sehr einleuchtend. Auf den Gedanken der Inhaltsmessung bin ich noch gar nicht gekommen. Aber klar, wie sollte man sonst die Flüssigkeitsmenge in einem Behälter in der Schwerelosigkeit messen können? Wie Du schon gesagt hast, funktionieren mechanische Mittel nicht, und viele machbare Alternativen gibt's sonst wohl nicht.