■ Technik: Die Brennstoffzelle

Brennstoffzellen stellen aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom her. Im Unterschied zur konventionellen Stromerzeugung wird die chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt. Der Zwischenschritt „mechanische Energie“ entfällt. Am einfachsten ist die Brennstoffzelle daher mit einer Batterie vergleichbar, die ebenfalls chemische Energie direkt in Strom umwandelt. Während in der Batterie jedoch die gesamte Energie bereits enthalten ist, wird diese bei der Brennstoffzelle in Form von Wasserstoff und Luftsauerstoff kontinuierlich von außen zugeführt. In der Brennstoffzelle läuft die aus dem Chemieunterricht sattsam bekannte Knallgasreaktion ab. Wasserstoff und Luftsauerstoff werden unter Energiegewinn zu Wasser umgesetzt. Die Reaktion verläuft allerdings kontrolliert, das heißt ohne Knall und Flamme. Um das zu erreichen sind die zwei Elektroden – die Anode und die Kathode – durch einen Elektrolyten getrennt. An der Anode (Minuspol) wird der Wasserstoff ionisiert, das heißt in positiv geladene Wasserstoff-Ionen und Elektronen gespalten: Die Elektronen werden an die Anode abgegeben, und die Wasserstoff-Ionen werden durch den Elektrolyten hindurchgeleitet. Auf der anderen Seite reagieren dann die Wasserstoff-Ionen mit dem zugeführten Luftsauerstoff, wobei sie die Elektronen aus der Kathode wieder aufnehmen. Als Produkt entsteht Wasser: Wasserstoff wird gleichsam zu Wasser „verbrannt“.

Der Elektrolyt ist das wichtigste Unterscheidungsmerkmal der fünf heute bekannten Brennstoffzellentypen. Der englische Begriff stellt die ersten Buchstaben des Typenkürzels für den Elektrolyten beispielsweise als „A“ für alkaline, also alkalisch. Die letzten beiden Buchstaben „FC“ stehen jeweils für Fuel Cell. Ein weiteres Unterscheidungskriterium ist die Arbeitstemperatur. Es gibt Niedertemperaturzellen (60 bis 100 Grad Celsius), Mitteltemperaturzellen (160 bis 220 Grad) sowie Hochtemperatur- Brennstoffzellen (600 bis 1.000 Grad). ak