Brennstoff-zellen

Energie aus
Brennstoffzellen

Wenn Wasserstoff und Sauerstoff miteinander reagieren, wird Energie als Strom freigegeben. So können Elektrofahrzeuge mit »grünem Wasserstoff« emissionsfrei angetrieben werden.

Technologie und Vorteile

In Brennstoffzellen reagieren Wasserstoff und Sauerstoff in einem chemischen Prozess mithilfe eines Katalysators und einer Membran. Dabei wird die Energie, die im Wasserstoff gespeichert ist, als Strom freigegeben. Außerdem entstehen Wasser und Wärme. Brennstoffzellen, die mit reinem Wasserstoff betrieben werden, verursachen also lokal keine Emissionen. Die Brennstoffzelle ist ein sehr effizienter Stromerzeuger, der im Zusammenspiel mit einem Elektromotor einen Systemwirkungsgrad von bis zu 50 Prozent zu erreichen vermag. Zum Vergleich: Beim Benzinmotor liegt dieser bei 25 bis 35 Prozent. Dadurch ist der Gesamtwirkungsgrad von der Produktion des Treibstoffs bis zum Tank bei einem Brennstoffzellenfahrzeug, trotz des Energieaufwandes für die Produktion des Wasserstoffs, bereits heute höher als bei einem herkömmlichen Pkw. Die Systeme ermöglichen Reichweiten von bis zu 500 km.

Typen von Brennstoffzellen

Von sieben heute in Gebrauch befindlichen Brennstoffzellen-Typen sind diese vier die gängigsten:

  • Alkalische Brennstoffzellen (engl. Alkaline Fuel Cell, abgekürzt: AFC)
  • Niedertemperatur-Protonenaustausch-Membran Brennstoffzellen (engl. Low Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell, LT-PEMFC)
  • Hochtemperatur-Protonenaustausch-Membran Brennstoffzellen (engl. High Temperature ProtonExchange Membrane Fuel Cell, HT-PEMFC)
  • Oxidkeramische Brennstoffzellen (engl. Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)

Die »richtige« Brennstoffzelle

Der Einsatz des jeweiligen Brennstoffzellen-Typs richtet sich nach dem Anwendungsgebiet. Wird vorwiegend Strom benötigt, der sehr dynamisch bereitstehen muss (beispielsweise als Fahrzeugantrieb), eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften eher PEM-Brennstoffzellen. Möchte man sowohl Strom als auch Wärme im Sinne einer Kraft-Wärme-Kopplung auf einem sehr konstanten Leistungsniveau nutzen, was insbesondere in der Energieversorgung von Gebäuden von großem Interesse ist, sind Hochtemperatur-Brennstoffzellen wie SOFC, MCFC und PAFC meist die gewählte Technik.