Brennstoffzelle

Wie funktioniert die Brennstoffzelle?

Die Brennstoffzelle erzeugt Strom, indem sie chemische Energie direkt in elektrische Energie umwandelt. Vom Aufbau her ähnelt sie mit ihren zwei Elektroden einer herkömmlichen Batterie. Der Strom wird in der Brennstoffzelle über eine chemische Reaktion produziert, wobei sich Wasserstoff oder ein Methan-Gemisch mit Sauerstoff verbinden. Bei der kontrolliert ablaufenden Reaktion wird Energie frei und kann als Strom genutzt werden. Damit hat die Brennstoffzelle einen sehr guten Wirkungsgrad, da – anders als beispielsweise bei der Wärmekraftmaschine – keine Umwandlung von Wärme und Kraft nötig ist und sie deshalb effizienter elektrische Energie freigibt. Mehrere Brennstoffzellen können zusammengeschaltet werden, um die gewünschte elektrische Spannung, etwa für Elektromotoren, zu erzeugen.

Sauberer Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff

Außerdem lässt sich auch die Abwärme der Brennstoffzelle nutzen – damit erreicht die Technik insgesamt einen Wirkungsgrad von bis zu 85 Prozent. Zudem sind Brennstoffzellen leiser als Generatoren und arbeiten praktisch ohne schädliche Abgase.

Allerdings muss der Wasserstoff zunächst erzeugt werden, was noch aufwendig ist. Je nach Energiequelle können dabei auch Treibhausgase entstehen. Besonders klimafreundlich wird Wasserstoff mit Hilfe von Solarenergie, Wind- oder Wasserkraft hergestellt. Als Quellen für den Wasserstoff dienen Wasser oder wasserstoffhaltige fossile Energieträger wie Öl und Erdgas.

Die Technik ist nicht neu

Das Prinzip der Brennstoffzelle ist bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt. 1838 erstellte Christian Friedrich Schönbein die erste einfache Brennstoffzelle. Weil sich Strom jedoch mit Generatoren leichter und billiger herstellen ließ, führte die Brennstoffzelle lange ein Nischendasein, etwa in der Raumfahrt – wo sie ein berühmtes Zitat prägte: „Houston, wir haben hier ein Problem.“ Bei der Apollo-Mondmission diente die Brennstoffzelle als Energielieferant, doch nach einer Explosion wurden zwei Brennstoffzellen der „Odyssey“ abgeschaltet. Daraufhin musste die Besatzung ohne Heizung auskommen – was bei einer Außentemperatur von minus 200 Grad Celsius das angesprochene „Problem“ darstellte.

Seit einigen Jahren werden hohe Summen in die Forschung über Brennstoffzellen investiert. So sollen unter anderem robuste Brennstoffzellen für eine klimaschonendere Energiegewinnung entwickelt werden. Zum Einsatz kommen könnten die Zellen in der Fahrzeugtechnik, bei Heizungen, aber auch als Akkuersatz für Handy oder Laptop. Noch fristen sie ein Nischendasein - jedoch wurde immerhin eine Weltumrundung mit mehreren Brennstoffzellen-Autos erfolgreich durchgeführt. Auch an das Bundesverkehrsministerium sowie an private Kunden wurden Autos mit Brennstoffzellenantrieb ausgeliefert.