Brennstoffzelle – Wasserstoffbrennstoffzelle

Brennstoffzelle / WasserstoffbrennstoffzelleDie Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, bei der durch kalte Oxidation von Wasserstoff elektrische Energie und Wärme entsteht. In der Brennstoffzelle findet eine sehr saubere Oxidation statt. Es entstehen keine Stickoxide, sondern nur Wasser und Kohlendioxid. Die Wasserstoffbrennstoffzelle weist einen sehr hohen Wirkungsgrad auf. Deshalb könnte die Brennstoffzelle ein alternativer Energieträger in naher Zukunft werden. Eine Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die die chemische Energie eines Brennstoffes direkt in elektrische Energie umwandelt.




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Aufbau und Funktionsweise

Die Wasserstoffbrennstoffzelle produziert ähnlich wie eine Batterie Gleichstrom bei einer niedrigen Spannung. Der Unterscheid besteht darin, dass bei einer herkömmlichen Batterie der chemische Stoff zur Stromerzeugung im Batterieblock enthalten ist, während bei der Wasserstoffbrennstoffzelle der Brennstoff kontinuierlich zugeführt wird.

Eine Wasserstoffbrennstoffzelle besteht aus zwei gasdurchlässigen Elektroden und aus einer gasundurchlässigen Elektrolytschicht, welche ionenleitend ist. Die Zuführung für die Reaktion notwendigen Gase ist jeweils in den Elektroden integriert. Wasserstoff wird an der Anodenseite katalytisch oxidiert. Die bei der Oxidation entstandenen Elektronen gelangen über den Verbraucherstromkreis zur Kathode, wo der Sauerstoff katalytisch reduziert wird. Diese Reaktionen sind abhängig von der Art des Elektrolyten. Wenn die Temperaturen niedrig sind, werden nur Protonen von sauren Elektrolyten von der Anode zur Kathode transportiert. Dort verbinden sich diese mit dem Sauerstoff zu Wasserdampf. Auch alkalische Elektrolyte arbeiten bei niedrigen Temperaturen. Diese transportieren Hydroxidionen von der Kathode zur Anode. Dort reagieren diese mit Wasserstoff zu Wasser.




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In einer Einzelzelle wird eine Spannung von ca. 0,7 Volt erzeugt. Daher müssen mehrere Zellen in Reihe geschaltet werden, damit eine nutzbare Spannung entsteht.

Vorteile der Brennstoffzelle

  • Ein großer Vorteil der Wasserstoffbrennstoffzelle ist, dass diese elektrischen Strom ohne verschleißanfällige mechanische Bauteile erzeugen kann. Bei der Stromerzeugung entsteht kein Lärm und keine Abgase. Es entsteht nur Wasser bzw. Wasserdampf.
  • Der Treibstoff der Brennstoffzelle ist Wasserstoff, der sich mit Hilfe von erneuerbaren Energieträgern wie Wind und Wasserkraft erzeugen lässt.
  • Ein weiterer Vorteil ist der hohe Stromwirkungsgrad, da die Brennstoffzelle im Vergleich zu Heizkraftwerken viel Strom und relativ wenig Wärme erzeugt.




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