Brennstoffzelle

Die meisten Brennstoffzellen werden mit Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) betrieben, wobei eine Verbrennungsreaktion stattfindet. Es wird chemische in elektrische Energie gewandelt.

Funktionsweise / Arbeitsweise

Die Zelle selbst besteht aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode. Zwischen den Elektroden befindet sich eine Membran, welche nur für positiv geladene Wasserstoffteilchen durchlässig ist. Über die Kathode gelangt Sauerstoff aus der Luft, welcher dabei durch die Aufnahme von Elektronen negativ geladen wird, in den Reaktionsraum. Der Wasserstoff wird über eine Anode, wo er bei seiner Teilung Elektronen abgibt, positiv geladen. Danach gelangt dieser durch die Membran ebenfalls in den Reaktionsraum. Durch die Abgabe und Aufnahme der Elektronen kommt ein Stromfluss zustande.

Der positiv geladene Wasserstoff und der negativ geladene Sauerstoff reagieren zu Wasser (das Abfallprodukt). Um eine Brennstoffzelle zu betreiben muss also zunächst Wasserstoff hergestellt werden, da dieser nicht in seiner reinen Form in der Natur vorkommt.

Übersicht zu Vorteilen und Nachteilen

umweltfreundlicher Betrieb

relativ hoher elektrischer(!) Wirkungsgrad

hohe Brennstoffkosten

Wasserstoff lässt sich schlecht speichern

Da keine klimaschädlichen Abgase entstehen ist diese Technik der Energieumwandlung eine sehr umweltfreundliche. Wird der Wasserstoff, welcher für die Verbrennungsreaktion benötigt wird, auf regenerativem Wege gewonnen, so kann die Brennstoffzelle zu den erneuerbaren Energien gezählt werden. Da Wasserstoff sehr klein (kleinstes aller Elemente) ist, stellt die Speicherung ein großes Problem dar. Der Wasserstoff diffundiert durch jeden Behälter und geht somit an die Umgebung verloren. Außerdem ist die Herstellung sehr kostspielig.

Wirkungsgrad und weitere Informationen

Brennstoffzellen erreichen Wirkungsgrade von ca. 30%. Wird nur die Umwandlung in Strom betrachtet, ohne die Wasserstoffherstellung mit einzubeziehen, kann dieser Wert bis auf 50% gesteigert werden. Der Leistungsbereich reicht von wenigen Kilowatt bis zu 100 MW. Diese Technik findet zunehmend in der Automobilwelt Anwendung. Auch in Bereichen wie der Schifffahrt und der Luftfahrt wird die Brennstoffzelle zu Forschungszwecken eingesetzt.