Obwohl Wasserstoff als Kraftstoffquelle noch in den Kinderschuhen steckt, ist seine Zukunft unglaublich vielversprechend. Die Technologie hinter Wasserstoffbrennstoffzellen verbessert sich täglich und ihre Lebensfähigkeit als Ersatz für den Verbrennungsmotor scheint wahrscheinlich. Wasserstoff wird bereits in Spezialfahrzeugen wie Gabelstaplern und Bussen eingesetzt, und es ist nur eine Frage der Zeit, bis die Infrastruktur für den Consumer-Automobilmarkt vorhanden ist. Warum haben Wasserstoffbrennstoffzellen eine so große Anziehungskraft? Denn ihre einzigen Nebenprodukte sind Wärme und Wasserdampf, was Wasserstoffbrennstoffzellen zu einer wirklich emissionsfreien Lokomotivtechnologie macht.

Was ist eine Brennstoffzelle?

Eine Brennstoffzelle ist ein Gerät, das elektrische Energie durch eine chemische Reaktion erzeugt, indem es einen Brennstoff (Wasserstoff) in Elektrizität umwandelt. Obwohl Brennstoffzellen und Batterien beide als elektrochemische Zellen betrachtet werden und aus einer ähnlichen Struktur bestehen, benötigen Brennstoffzellen eine kontinuierliche Quelle von Kraftstoff und Sauerstoff, um zu laufen; ähnlich wie ein Verbrennungsmotor einen kontinuierlichen Fluss von Benzin oder Diesel benötigt.

Wie funktioniert es?

Eine Brennstoffzelle benötigt drei Hauptkomponenten, um die chemische Reaktion zu erzeugen: eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyten. Zunächst wird ein Wasserstoffbrennstoff über Strömungsfelder zur Anode geleitet. Wasserstoffatome werden ionisiert (von Elektronen befreit) und tragen jetzt nur noch eine positive Ladung. Dann tritt Sauerstoff an der Kathode in die Brennstoffzelle ein, wo er sich mit Elektronen verbindet, die aus dem Stromkreis und den ionisierten Wasserstoffatomen zurückkehren. Nachdem das Sauerstoffatom die Elektronen aufgenommen hat, wandert es durch den Elektrolyten, um sich mit dem Wasserstoffion zu verbinden. Die Kombination von Sauerstoff und ionisiertem Wasserstoff dient als Grundlage für die chemische Reaktion.

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Eine Polymerelektrolytmembran lässt die entsprechenden Ionen zwischen Anode und Kathode passieren. Wenn der Elektrolyt allen Elektronen oder Ionen freie Kontrolle über den freien Durchgang geben würde, würde dies die chemische Reaktion stören. Am Ende des Prozesses reagieren die positiv geladenen Wasserstoffatome mit dem Sauerstoff, um sowohl Wasser als auch Wärme zu bilden und gleichzeitig eine elektrische Ladung zu erzeugen.

Auf dem Kraftstoffmarkt gibt es viele verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen. Um eine ausreichende Leistung bereitzustellen, können einzelne Brennstoffzellen zu einem Stapel zusammengefügt werden. Ein Brennstoffzellenstapel kann für genau die richtige Energiemenge für die Anwendung dimensioniert werden.

Wo werden Brennstoffzellen eingesetzt?

Brennstoffzellen werden sowohl in stationären als auch in antriebstechnischen Anwendungen eingesetzt für: