Brennstoffzelle – CleanTech Lexikon

Brennstoffzelle: Vorteile, Nachteile, Einsatzgebiete

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Die Brennstoffzelle ist eine Stromquelle, mit deren Hilfe durch elektrochemische Oxidation einer leicht oxidierbaren Substanz mit einem Oxidationsmittel chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Die elektrochemische Oxidation der Brennstoffzelle wird auch als kalte Verbrennung bezeichnet. Die leicht oxidierbare Substanz kann beispielsweise Wasserstoff, Hydrazin oder Methanol sein. Als Oxidationsmittel dient beispielsweise Sauerstoff und Luft. Die Reaktionskomponenten werden kontinuierlich und getrennt den entsprechenden Elektroden, zwischen denen sich ein Elektrolyt befindet, zugeführt.

Die Brennstoffzelle ist allerdings kein Energiespeicher oder Stromspeicher. Die Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle. Besonders häufig ist die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle, weshalb diese verkürzt oft als Brennstoffzelle bezeichnet wird. Die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle ist auch der am weitesten erforschte Typ der Brennstoffzelle.

Vorteil der Brennstoffzelle

Heutzutage geschieht die Gewinnung elektrischer Energie aus chemischen Energieträgern zumeist durch Verbrennung und die Nutzung der entstehenden heißen Gase. Dabei treibt eine Wärmekraftmaschine einen Generator an. Das passiert durch die Umwandlung der thermischen Energie in mechanische Arbeit. Die Brennstoffzelle hingegen hat einen zentralen Vorteil: Sie ist dazu in der Lage, die Umformung ohne die Umwandlung in Wärme und Kraft zu erreichen. Damit hat die Brennstoffzelle zunächst einmal gigantisches Potenzial, um beispielsweise mobilen Endgeräten oder im Brennstoffzellen-Fahrzeug zum Einsatz zu kommen. Möglich ist beispielsweise auch der Einsatz in einem Elektroauto: Dann fungiert die Brennstoffzelle zusätzlich als Range Extender und verbessert die Reichweite von Elektroautos.

Im Bereich der Thermodynamik stellt die Brennstoffzelle ein Verbrennungskraftmaschine dar, die chemische Energie in elektrische Energie umwandelt, wobei diese genauso wie mechanische Arbeit einen Energieanteil von 100 Prozent hat. In der Praxis sind die bisher von Brennstoffzellen erzielten Wirkungsgrade deutlich höher als die von Otto- oder Dieselmotoren, aber nicht wesentlich besser als die von modernen Gasturbinen, die mit höheren Temperaturen operieren können.

Nachteil: Energieintensive Produktion von Wasserstoff

Größter Nachteil der Brennstoffzelle ist, dass Wasserstoff zum Betrieb erst produziert werden muss. Diese Produktion von Wasserstoff ist momentan noch extrem energieintensiv, weshalb die Wasserstoff-Brennstoffzelle bislang noch keine echte Alternative geworden ist. Zuletzt gab es wieder einmal eine Ankündigung des US-Startups Lilliputian Systems, das Brennstoffzellen für den sinnvollen und umweltfreundlichen Einsatz in Consumer Electronics-Produkten produzieren will. Ob daraus mehr wird als eine reine Ankündigung?

Typen von Brennstoffzellen

Bei den Brennstoffzellen wird unterschieden zwischen:

  • SOFC – Solid Oxide Fuel Cell
  • PEMFC – Proton Exchange Membrane Fuel Cell
  • AFC – Aklkaline Fuel Cell
  • MCFC – Molton Carbonat Fuel Cell
  • DMFC – Direct Methanol Fuel Cell
  • PAFC – Phosphor Acid Fuel Cell

Aktuelle Brennstoffzellen-News gibt es täglich frisch im Cleantech Wirtschaftsmagazin Cleanthinking.de.

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