HYDROGEIT - Der Wasserstoff-Guide

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Wissen / Brennstoffzelle



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Brennstoffzelle
Wird über Wasserstoff als Kraftstoff für die Zukunft gesprochen, dann ist auch das Thema Brennstoffzelle nicht fern. Brennstoffzellen (BZ) sind sozusagen prädestiniert für die Umwandlung der im Wasserstoff gespeicherten, chemischen Energie. Es eignen sich jedoch auch diverse Kohlenwasserstoff-Verbindungen (Erdgas, Biogas, Propan usw.) für die Nutzung in Brennstoffzellen. Die einzige Voraussetzung ist, dass der Wasserstoff-Anteil dieser Kraftstoffe möglichst hoch ist. Angefangen hat die BZ-Technik bereits vor über 170 Jahre. Im Jahr 1838 fand der Professor Christian Friedrich Schönbein (1799 bis 1868) von der Universität Basel experimentell heraus, dass Elektrizität freigesetzt werden kann, wenn Wasserstoff mit Sauerstoff (oder Chlor) reagiert. Ein Freund Schönbeins, der walisische Richter Sir William R. Grove (1811 bis 1896) erfuhr von diesem Polarisationseffekt und forschte selbstständig weiter. Grove deutet dieses Phänomen als die Umkehrung der Elektrolyse und erkannte, dass auf diese Weise elektrische Energie erzeugt werden kann. Er schaltete mehrere einzelne Elemente in Reihe und nannte seine Vorrichtung "Gasbatterie" (1839). Damals wurde kaum Notiz von seiner Arbeit genommen, aber jetzt im Nachhinein gilt er als der Erfinder.

Erste, ernstzunehmende Forschungsarbeiten gab es zuerst in den sechziger Jahren im Zuge der Raumfahrt und dann wieder in den achtziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts. Intensiviert wurden die Entwicklungsarbeiten jedoch erst in den neunziger Jahren. Speziell in den letzten Jahren hat das Interesse am Einsatz der BZ-Technologie sprunghaft zugenommen. Indikatoren hierfür sind unter anderem eine deutlich zunehmende Anzahl von Firmengründungen, Demonstrationsanlagen, Prototypen, Veröffentlichungen und Vorträgen in diesem Bereich sowie erhöhte Aktivitäten bei der Bildung nationaler bzw. internationaler Wasserstoff-Verbände und Forschungsprojekte.
Ein wesentlicher Punkt, weswegen Sie teilweise hochgelobt wird, liegt in ihrer Fähigkeit, chemisch gespeicherte Energie direkt in Strom umwandeln zu können. Konventionelle Stromerzeuger benötigen meist einen dreistufigen Umwandlungsprozess. Wird beispielsweise Benzin in einem Verbrennungsmotor eingesetzt, dann wird zuerst die chemisch gespeicherte Energie des Kraftstoffes in der Brennkammer des Hubkolben-Motors freigesetzt. Die dabei abgegebene thermische Energie bewirkt eine Volumenänderung, wodurch Bewegungsenergie erzeugt wird. Diese kinetische Energie kann eine Welle antreiben, so dass mit Hilfe eines Generators elektrische Energie erzeugt werden kann. Während dieser Prozedur treten an mehreren Stellen Verluste auf, und der Gesamt-Wirkungsgrad nimmt mit jeder Umwandlung weiter ab. Eine Brennstoffzelle hingegen kann direkt die im Wasserstoff gespeicherte Energie in Strom umwandeln. Verständlicherweise bedeutet dieser kürzere Weg auch einen höheren Wirkungsgrad. Darüber hinaus besitzt sie keinerlei bewegliche Teile, so dass keine Reibungsverluste und damit auch kein Verschleiß und kaum Geräusche auftreten.


Diese Informationen stammen aus den Jahren 1998/1999. Aktuellere Daten finden Sie im Buch Wasserstoff und Brennstoffzellen sowie auf der Wasserstoff-CD.

 

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