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Das Prinzip der Brennstoffzelle

Wenig Emission, viel Effizienz

Wasserstoff hat einige Vorzüge: Der vielseitige Energieträger lässt sich nicht nur aus fast jeder Quelle gewinnen, sondern auch gut lagern und transportieren. Doch wie lässt sich die im Wasserstoff gespeicherte Energie nutzen? Zum Beispiel durch Brennstoffzellen. Brennstoffzellen wandeln chemische Energie unmittelbar in Strom und Wärme um – und das fast ohne Emissionen. Wird die gespeicherte Energie genutzt, entsteht nur Wasser und Wärme. So helfen die Brennstoffzellen, die Emission von Treibhausgasen zu reduzieren. Die elektrische Ausbeute beträgt knapp 50 Prozent – deutlich mehr als bei herkömmlichen Kraftwerken, die nur einen Wirkungsgrad von etwa 40 Prozent haben.

Rosige Haut wirkt gesünder © Aymanati / GFDL

Brennstoffzellen erreichen diese hohe Effizienz schon bei Leistungen von wenigen Kilowatt. Deshalb kann sie direkt beim Verbraucher installiert werden. Dann lässt sich sogar die entstehende Wärme nutzen und der Gesamtwirkungsgrad auf 80 Prozent steigern. Weiterer Vorteil: Brennstoffzellen sind modular erweiterbar. Das macht sie zu einem universellen Kraftwerk für maßgeschneiderte Energieversorgung für mobile, portable und stationäre Anwendungen. Sie können Fahrzeuge antreiben, Laptops, Handys oder gar ganze Häuser mit Energie versorgen.

Man nehme Wasserstoff und Sauerstoff…

Das Prinzip der Brennstoffzelle ist denkbar einfach: Wasserstoff verbindet sich mit Sauerstoff zu Wasser. Dabei werden Strom und Wärme frei. Elektrolyten trennen die beiden Gase voneinander, so läuft die Reaktion kontrolliert ab. Als Energieträger können nicht nur Wasserstoff, sondern auch Methanol, Erdgas oder Biomasse wie Biogas oder Bioethanol genutzt werden.

Es gibt sechs unterschiedliche Typen von Brennstoffzellen. Man unterscheidet sie nach ihrer Arbeitstemperatur und den verwendeten Elektrolyten: Die Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle PEMFC, die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle DMFC, die Alkalische Brennstoffzelle AFC und die Phosphorsäure Brennstoffzelle PAFC zählen zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen. Sie haben eine Arbeitstemperatur von 60 bis 220 Grad Celsius. Die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle MCFC und die Oxidkeramische Brennstoffzelle SOFC arbeiten bei Temperaturen von mehr als 600 Grad Celsius.

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Stand: 12.10.2007

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Mini-Kraftwerke für Zuhause und unterwegs
Brennstoffzellen – wie weit ist die Entwicklung?

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Wenig Emission, viel Effizienz
Das Prinzip der Brennstoffzelle

Eine Zukunftstechnologie geht um die Welt
Wer arbeitet wo und wie an Brennstoffzellen?

Auf dem Weg zum Massenprodukt
Wie marktreif sind die Brennstoffzellen?

Mini-Stromlieferant mit Methanol
Wie ist der Stand der Dinge bei den Methanol-Zellen?

Brennstoffzellen im trauten Heim
Wo im Haus sind Brennstoffzellen einsetzbar?

Brennstoffzellenantrieb serienmäßig?
Wann rollen unsere Autos mit Brenstoffzell-Antrieb

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