Die Standardänderung der Gibbs-Energie der Reaktion H₂ + 1/2 O₂ → H₂O(l), bei der aus Wasserstoff und Sauerstoff flüssiges Wasser entsteht, beträgt bei 25 °C −237 kJ/mol. Welcher Wert kommt der theoretischen Zellspannung einer Brennstoffzelle mit dieser Reaktion am nächsten? Die Faraday-Konstante beträgt 96485 C/mol.

Lösung: B. ca. 1,23 V

Die theoretische Zellspannung beträgt E = −ΔG/(nF); bei der Reaktion von 1 mol H₂ werden 2 mol Elektronen übertragen, also ist n = 2. Es ergibt sich E = 237×10³ / (2 × 96485) ≈ 1,23 V. Ca. 2,46 V setzt fälschlich n = 1, ca. 0,61 V kombiniert die Elektronenzahl pro Mol O₂, n = 4, mit ΔG pro Mol H₂. Das Verhältnis der Änderung der Gibbs-Energie zur Reaktionsenthalpie (−286 kJ/mol), 237/286 ≈ 83 %, ist ein Richtwert für den theoretischen Wirkungsgrad bei 25 °C. In realen Zellen sinkt die Betriebsspannung durch Überspannungen an den Elektroden und den Widerstand des Elektrolyten auf etwa 0,6–0,8 V.