Das Grundprinzip
Brennstoffzellen wandeln die chemische Energie eines Stoffes (z.B. Wasserstoff, Methanol) ohne Zwischenschritt direkt in elektrischen Strom um. Bei der herkömmlichen Stromerzeugung sind zwei Schritte notwendig. Zunächst wird aus dem Ausgangsstoff (Kohle, Uran, etc.) Wärme/Dampf erzeugt und dieser Dampf treibt die stromerzeugenden Turbinen in einem Kraftwerk an.

Das Funktionsprinzip einer Brennstoffzelle ist der umgekehrte Vorgang einer Elektrolyse. Während bei der Elektrolyse Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff unter Energiezufuhr zerlegt wird, wird in der Brennstoffzelle der Brennstoff Wasserstoff in einem elektrochemischen Prozess mit Sauerstoff unter Abgabe von Energie zu dem Endprodukt Wasser verbunden.

Die Haupteinsatzgebiete der Brennstoffzellen (BZ) werden im Verkehrs- (mobile BZ), im Heizungs- (stationäre BZ) und im Büro-/Kommunikationssektor (portable BZ) gesehen. Brennstoffzellen liefern den benötigten Gleichstrom.

Aufbau einer Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle besteht aus einer Anode, einer Kathode und einer dazwischen liegenden Trennschicht, dem Elektrolyten. An der Anode wird der Wasserstoff oxidiert (Elektronenüberschuß), an der Kathode (Elektronenmangel) werden die Protonen mit dem Sauerstoff zu Wasser umgesetzt. Werden die beiden Elektroden nun mit einem elektrischen Leiter verbunden, fließt Strom. Der gesamte Vorgang muss kontinuierlich ablaufen, d.h. es müssen ständig der Brennstoff Wasserstoff und Sauerstoff den jeweiligen Elektroden zugeführt werden.


Typen von Brennstoffzellen

Die verschiedenen Brennstoffzellen-Typen können nach dem eingesetztem Elektrolyten und der Arbeitstemperatur (Niedertemperatur- bzw. Hochtemperatur-Brennstoffzelle) klassifiziert werden:

Anmerkungen

Brennstoffzellen können dazu beitragen, die Energie-Effizienz in der Stromerzeugung zu erhöhen. Eine umweltfreundliche Stromerzeugung findet jedoch erst dann statt, wenn der für den Betrieb einer Brennstoffzelle notwendige Wasserstoff nicht aus Erdgas, sondern aus regenerativen Energiequellen oder das Methanol aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wird.