Brennstoffzelle

Brennstoffzellen sind vielfältige Energiequellen

Brennstoffzellen können vielfältig eingesetzt werden. Wurden sie früher noch hauptsächlich in der Militärtechnik und in der Raumfahrt eingesetzt, sind sie heute eher als Antrieb in Elektroautos und zum Betreiben von Blockkraftheizwerken bekannt.

Solarauto© Petair / Fotolia.com

Brennstoffzellen werden verwendet, um aus Wasserstoff Strom zu erzeugen. Dafür wandelt die Brennstoffzelle die in Wasserstoff enthaltene chemische Energie um. Theoretisch eignen sich für diese Umwandlung auch Kohlenwasserstoffverbindungen, vorausgesetzt, der Wasserstoffanteil der Kraftstoffe ist hoch genug.

Durch die direkte Umwandlung verfügt die Brennstoffzelle über einen hohen Wirkungsgrad. Außerdem treten weder Reibungsverluste auf, da die Brennstoffzelle über keine beweglichen Teile verfügt, noch kommt es zu Verschleiß oder Geräuschbildung.

Aufbau einer Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle besteht aus Elektroden und setzt sich aus drei übereinander liegenden Schichten zusammen: Zwischen zwei gasführenden Elektro- beziehungsweise Bipolarplatten aus Metall oder Kohlenstoffnanoröhren (Anode und Kathode) befindet sich eine Membran oder ein Elektrolyt. Anode und Kathode sind mit Platinmetallen beschichtet und fungieren dadurch als Katalysator. Je nach Art der Brennstoffzelle werden unterschiedliche Stoffe als Elektrolyte verwendet.

Die Spannung, die eine Brennstoffzelle erzeugt, ist abhängig vom Brennstoff, von der Zellqualität sowie der Temperatur. Da eine einzelne Brennstoffzelle jedoch nur geringe Spannung erzeugt, werden mehrere Zellen in Reihe, also hintereinander, geschaltet. Die Zahl der Zellen ist abhängig von der benötigten Spannung. Derart aneinandergereihte Brennstoffzellen werden auch als "Stack" bezeichnet.

Einsatzbereiche einer Brennstoffzelle

Ihren Siegeszug begann die Brennstoffzelle in der Militärtechnik und der Raumfahrt, wo sie Dieselgeneratoren ablöste. Im Gegensatz zu Akkumulatoren sind Brennstoffzellen leichter. Außerdem arbeiten sie zuverlässiger als Generatoren und sind in Verbindung mit Elektromotoren effizienter als Verbrennungsmotoren. So werden beispielsweise Drohnen mithilfe von Brennstoffzellen angetrieben. Auch U-Boote können über einen Brennstoffzellen-Zusatzantrieb verfügen. Am bekanntesten sind jedoch Brennstoffzellenfahrzeuge, in denen Brennstoffzellen zur Energieumwandlung sowie zum Betreiben des Elektromotors eingesetzt werden. Neben Autos zählen dazu Hybrid-Fahrräder und Hybrid-Motorräder.

Zu Beginn der 1990er Jahren rückte die zivile Nutzung der Brennstoffzelle in den Vordergrund. Seitdem wird die Brennstoffzelle neben dem Fahrzeugantrieb, auch zum Heizen, zum Betreiben von Blockheizkraftwerken sowie in Computern und Handys verwendet.

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