Technik
Brennstoffzellen basieren auf einem elektrochemischen Wirkprinzip: Hier wird die bei Umwandlungsprozessen frei werdende Energie eines Brennstoffes direkt in elektrische und thermische Energie – Strom und Wärme zugleich – umgewandelt, ein Generator wird hier nicht benötigt. Brennstoffzellen sind sehr vielseitig nutzbar. Die Palette reicht von großen Kraftwerken und stationären Heizgeräten für die Hausenergieversorgung über Antriebe für Autos und Schiffe bis hin zur Stromversorgung von Laptops und Camcordern. Neben Wasserstoff können Methanol, Erdgas oder Benzin als Brennstoffe eingesetzt werden.

Schlüsselrolle Erdgas
Als Wasserstofflieferant für die Brennstoffzelle dient hauptsächlich Erdgas. Im Erdgas, das überwiegend aus Methan besteht, kommen auf ein Kohlenstoffatom vier Wasserstoffatome. Damit besitzt Erdgas im Gegensatz zu anderen kohlenwasserstoffreichen Brennstoffen den höchsten Wasserstoffanteil. Dieser Wasserstoff wird in der Brennstoffzelle selbst oder in einem vorgeschalteten Reformer erzeugt. Kleine Beimengungen von Schwefel im so genannten Odoriermittel müssen zuvor entfernt werden, da diese die Funktion und Lebensdauer von Brennstoffzellen stark verschlechtern.

Funktionsprinzip
In der Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff miteinander zu Wasser – wie bei der Knallgasreaktion aus dem Chemieunterricht. Anders als bei diesem Experiment läuft die Reaktion in der Brennstoffzelle jedoch kontrolliert ab. Beide Gase sind durch einen so genannten Elektrolyten voneinander getrennt und tauschen nur über einen elektrischen Leiter Elektronen aus. Dieser Elektronenfluss macht die Brennstoffzelle zur Stromquelle. Genutzt wird jedoch auch die entstehende Wärme. Als Reaktionsprodukt entsteht reines Wasser, was die Brennstoffzelle so umweltfreundlich macht. Bei elektrischen Wirkungsgraden von ca. 35% sollen Gesamtwirkungsgrade von über 80% erreicht werden.

Informieren Sie sich hier über Brennstoffzellentypen.

Stand der Technik
In der Raumfahrt wurde die Brennstoffzelle erstmals eingesetzt, doch waren es die Automobilhersteller, die vor mehr als zehn Jahren zu den Wegbereitern für die Technologie wurden. Mit hohem Wirkungsgrad liefert die Zelle Energie für den Antrieb eines Elektromotors im Auto und produziert dabei - beim Einsatz von Wasserstoff - keinerlei Abgase. Inzwischen arbeiten fast alle Autohersteller an Prototypen, um die Technologie zur Serienreife zu bringen. Trotz vollmundiger Ankündungen vieler Konzerne rechnen Experten jedoch erst mit einer Markteinführung in kommenden Jahrzehnten. Um die Brennstoffzelle wirklich marktreif zu machen, sind umfangreiche Forschungs- und Pilotprojekte nötig. Sie helfen dabei, Geräte, Komponenten und Anlagenperipherie optimal aufeinander abzustimmen, Praxiserfahrungen zu sammeln und Anwendungsprobleme zu lösen. Man nutzt diesen Weg, um Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit der Brennstoffzellen zu optimieren.

Informieren Sie sich über Pilotprojekte.

Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite der Initiative Brennstoffzelle (IBZ) .