Brennstoffzellen
1. Das Prinzip der Brennstoffzelle
Das Prinzip der Brennstoffzelle beruht auf der Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie durch eine Redoxreaktion. Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) reagieren miteinander, wobei Wasser (H₂O) entsteht und elektrische Energie erzeugt wird. Die Brennstoffzelle besteht typischerweise aus einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyten, der für die Wanderung von Ionen sorgt.
Ein entscheidender Vorteil dieser Technologie ist ihre Umweltfreundlichkeit: Sie erzeugt keinen Kohlendioxid (CO₂)-Ausstoß, sondern lediglich Wasser. Die Brennstoffzelle bietet eine innovative und nachhaltige Möglichkeit der Energieerzeugung, ideal für Anwendungen wie Fahrzeuge, stationäre Stromversorgung oder tragbare Geräte.
2. Die alkalische Brennstoffzelle (AFC)
Die alkalische Brennstoffzelle nutzt eine alkalische Lösung wie Kalilauge (KOH) als Elektrolyt. Besonders war ihr Einsatz im Weltraumprogramm von NASA, z. B. bei den Apollo-Missionen.
Funktionsweise:
- Anode: Wasserstoff wird oxidiert → Elektronen fließen
- Kathode: Sauerstoff wird reduziert
- Zwischenraum: Elektrolyt transportiert Hydroxid-Ionen (OH⁻)
Vorteile:
- Hoher Wirkungsgrad
- Saubere Energie
Nachteile:
- Empfindlich gegenüber CO₂ (z. B. aus der Luft)
3. Andere Arten von Brennstoffzellen
| Art | Elektrolyt | Temperaturbereich | Anwendungen |
|---|---|---|---|
| PEMFC (Protonenaustauschmembran) | Polymermembran | ca. 80 °C | Autos, Busse |
| SOFC (Festoxid) | Keramik | 600–1000 °C | Kraftwerke, Industrie |
| DMFC (Methanol) | Polymermembran | 50–120 °C | tragbare Geräte |
| MCFC (Schmelzkarbonat) | geschmolzene Salze | 600–700 °C | Stromerzeugung |
4. Die Brennstoffzelle – Die neue „Batterie“?
Die Brennstoffzelle könnte eine Alternative zur Batterie sein – vor allem, weil sie ständig Energie liefern kann, solange Brennstoff nachkommt. Batterien müssen dagegen aufgeladen werden.
Unterschiede:
| Brennstoffzelle | Batterie |
|---|---|
| Läuft kontinuierlich | Muss geladen werden |
| Längere Laufzeiten | Schnell einsatzbereit |
| Aufwändigere Technik | Günstiger |
Fazit: Brennstoffzellen sind keine Batterien, aber könnten sie in vielen Bereichen ersetzen besonders im Verkehr und bei mobilen Geräten.