Brennstoffzelle

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.


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.

Aufbau einer 
   Brennstoffzelle

Aufbau einer Brennstoffzelle

Die Energieerzeugung einer Brennstoffzelle setzt ein, sobald der Anode Wasserstoff zugeführt wird. Den Eigenschaften und dem Aufbau des Ionenleiters 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 Brennstoffzellen erreicht werden. Brennstoffzellen eigenen sich als Energiespeicher, sie haben mit 100 Wh/kg bis 1.000 Wh/kg eine vielfach höhere Energidichte als Akkus. Dagegen ist die Leistungsdichte mit 2 W/kg bis 200 W/kg geringer als die von Akkus oder Superkondensatoren.

Brennstoffzellen werden in Notstromaggregaten und in USV-Systemen zur Energieversorgung und Energiespeicherung eingesetzt. In miniaturisierter Größe werden Mikrobrennstoffzellen auch als Mikrogeneratoren für die Versorgung von Kleinstsystemen und -komponenten eingesetzt.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Brennstoffzelle
Englisch: fuel cell
Veröffentlicht: 29.08.2012
Wörter: 251
Tags: #Sonstige Bauelemete
Links: Akku (Akkumulator), Dielektrikum, Elektrode, Energiespeicher, Leistungsdichte