Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?
Die Brennstoffzellenreaktion und ihre Anwendungen kurz erklärt
Mit 3.600 e-masters Fachbetrieben
Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?
Brennstoffzellen bestehen aus einzelnen Elektroden, die durch einen Ionenleiter (Elektrolyt) getrennt sind. Das Prinzip ist ähnlich wie bei einer Batterie. Denn der Strom wird in einem elektrochemischen Prozess hergestellt. In einer chemischen Reaktion entsteht zwischen Anode oder Kathode Energie. Als Brennstoff wird meist ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch verwendet. Denkbar sind aber auch Butan, Methanol oder Erdgas.
Die Funktionsweise im Detail
Eine Brennstoffzelle besteht aus einer Elektrodenplatte aus Kohlenstoff oder Metall. Diese Platte ist mit einem Katalysator (etwa Palladium oder Platin) beschichtet. Über die Elektroden werden die Reaktionspartner (meist Sauerstoff und Wasserstoff) zugeführt. Die beiden Elemente Wasserstoff und Sauerstoff reagieren und es entsteht Wasser. Neben dem Wasser entstehen auch Strom und Wärme. Wichtig ist, dass die Zellen als Energiewandler fungieren und nicht per se als Energiespeicher. Es gibt allerdings inzwischen Systeme, die auch als Energiespeicher wirken und die Elektrizität dauerhaft speichern.
Die Anwendungsmöglichkeiten: mobil und stationär
Brennstoffzellen werden heute zum Beispiel für die netzunabhängige Versorgung mit Strom und als Brennstoffzellenheizung verwendet. Das wird als stationäre Verwendung bezeichnet. Neben Elektrizität können damit Gebäude auch mit Heizungswärme versorgt werden. Neben der Versorgung von Gebäuden ist die Brennstoffzellentechnologie seit Jahren in der Automobilindustrie ein Thema. Dies wird als mobile Anwendung bezeichnet Inzwischen beträgt die Reichweite bei Autos mit dieser Technologie um die 700 Kilometer. Allerdings sind diese Fahrzeuge wesentlich teurer als Benziner, dieselbetriebene Autos oder E-Autos. Neben diesen zivilen Anwendungen wird die Technologie vor allem in der Raumfahrt und zu militärischen Zwecken verwendet.
Die Vorteile der Technologie
Die Brennstoffzellentechnologie verfügt über zahlreiche Vorteile. Wie erwähnt, erzeugen die Zellen Wärme und elektrische Energie zugleich. Dabei überzeugt die Technologie durch einen hohen Wirkungsgrad. Zudem arbeiten die Zellen praktisch schadstofffrei, da bei der Verbrennung nur Wasser entsteht. Zudem haben die Produkte wenig Verschleiß und müssen kaum gewartet werden, denn inzwischen sind sie ziemlich ausgereift.
Die Nachteile der Technologie
Bei all den Vorteilen gibt es auch einige Nachteile. So sind die technischen Anforderungen an die Technologie immer noch sehr hoch. Das ist mit hohen Kosten verbunden. Und da die Technologie immer noch sehr neu ist, gibt es vergleichsweise wenig Erfahrung mit dem Betrieb.
Technologie der Zukunft
Obwohl intensiv geforscht wird, ist die Brennstoffzellentechnologie noch nicht in der breiten Masse angekommen. Das liegt an den hohen Kosten der Produktion sowie für Forschung und Entwicklung. Für eine flächendeckende mobile Verbreitung fehlt momentan zudem die Infrastruktur. Sind diese Probleme gelöst und die Technologie entwächst den Kinderschuhen, sind vielfältige Anwendungen denkbar.
Sie interessieren sich für das Thema Brennstoffzelle? Ihr Fachbetrieb informiert Sie gern.
