Energie durch Wasserstoff – Die Brennstoffzelle

1. Energie durch Wasserstoff – Die Brennstoffzelle

2. Aufbau: Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei gasdurchlässigen Elektroden, der Anode und der Kathode Dazwischen befindet sich eine hauchdünne Membran, sie dient als Elektrolyt (hier: ionenleitender Festkörper) • Funktionsweise: • Der Anode wird gasförmiger Wasserstoff zugeführt • Der Kathode Sauerstoff (aus der Luft) • Wasserstoffmoleküle werden an der Anode in zwei Wasserstoff-Ionen (Protonen) gespalten, die Elektronen werden abgestreift • Die Wasserstoffionen können durch die Membran zur Kathode wandern und sich mit den Sauerstoffmolekülen zu Wasser verbinden • Dazu werden Elektronen benötigt, die über eine leitende Verbindung zufließen •  Elektrischer Strom

3. Animation zur Funktionsweise

4. Wissenswertes zur Brennstoffzelle • Die Betriebstemperatur in Brennstoffzellen beträgt meist ca. 80°C -100° C • Das entstehende Wasser entweicht meist als Dampf • Eine einzelne Brennstoffzelle erzeugt meist nur Spannungen bis 1,2 V • Durch Reihenschaltungen mehrerer Zellen („Stacks“) erreicht man mehr als 100V • Der Wirkungsgrad liegt bei ca. 80% • Heute gibt es zwei Arten von brennstoffzellen-betriebenen Autos • Direkte Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff statt eines Ottomotors • Mit Brennstoffzellen werden Elektromotoren angetrieben

5. Herstellung von Wasserstoff • Wasserstoff kann durch Elektrolyse gewonnen werden • umgekehrter Vorgang der Brennstoffzelle • Problem: Dazu ist (elektrische) Energie nötig! • Heute nutzt man meist Solarenergie, um Wasserstoff herzustellen und in Tanks zu speichern • Problem: Energie von Brennstoffzellen ist heute noch zu teuer • ca. 0,70 € pro kWh • vgl. vom Elektrizitätswerk ca. 0,20 € pro kWh