Brennstoffzellen erzeugen aus dem Energieträger Wasserstoff und dem Sauerstoff aus der Umluft auf direktem Weg elektrische Energie, ohne den verlustreichen Umweg über die thermische Verbrennung.

Aufbau einer Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle besteht aus einer Anode und einer Kathode und einem Ionenleiter. Bei den Elektroden handelt es sich um mit Platin oder Palladium beschichtete Metallplatten, die als Katalysator arbeiten. Zwischen den beiden Elektroden befindet sich ein Ionenleiter, das kann ein Dielektrikum sein, eine Säure, Lauge oder eine polymere Membran. Der Anode wird vom Wasserstoff (H2) oder einer wasserstoffhaltigen Verbindung wie Methan oder Methanol umströmt. An ihr bilden sich Wasserstoffionen (Protonen). Die Wasserstoffionen wandern durch den Ionenleiter und reagieren an der Kathode mit dem Sauerstoff zu Wasser (H2O). Das Reaktionsergebnis ist reines Wasser.

Die Energieerzeugung einer Brennstoffzelle setzt ein, sobald der Anode Wasserstoff zugeführt wird. Den Eigenschaften und dem Aufbau des Ionenleiter kommt eine besondere Bedeutung zu.

Die von Brennstoffzellen erzeugten theoretischen Spannungen liegen ohne Belastung bei 1,23 V. In der Praxis liegen die Zellenspannungen zwischen 0,5 V und 1 V. Höhere Spannungen können durch die Reihenschaltung von mehreren Brenstoffzellen erreicht werden.

Brensstoffzellen werden in Notstromaggregaten und in USV-Systemen zur Energieversorgung eingesetzt.