Die Brennstoffzelle - eine Form der Energiespeicherung

Inhalt

1. Einleitung
2. Geschichtliche Entwicklung
3. Aufbau und Funktion
4. Verschiedene Arten
5. Verwendungsmöglichkeiten

1. Einleitung

Endlichkeit der heutigen Energiequellen (Kohle, Erdöl und Erdgas
Klimaproblematik (Treibhauseffekt durch den hohen Kohlendioxidausstoß)

2. Rückblick

Die prinzipielle Arbeitsweise der Brennstoffzelle wurde in den Jahren 1839-1843 von Sir William Robert Grove entdeckt und erforscht. In den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde die Technik in erster Linie für militärische Zwecke und für die Raumfahrt verwendet.

3. Aufbau und Funktion

Aufbau der Brennstoffzelle nach Grove

In der „Gaskette“ einer Kombination von wasserstoff- und sauerstoffumspulten Platinelektronen in Schwefelsäure wird eine elektrische Spannung von etwa einem Volt erzeugt.

Aufbau einer PEM-Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden und dem Elektrolyten. Die Anode wird mit dem Brennstoff (z. B. Wasserstoff) und die Kathode mit dem Oxidationsmittel (z. B. Luft oder Sauerstoff) versorgt.

4. Verschiedene Arten von Brennstoffzellen

Verwendungsmöglichkeiten

Stationäre Energieerzeugung

Gerade in gering besiedelten Gebieten kann die Brennstoffzelle eingesetzt werden, um Elektroenergie zur Verfügung zu stellen ohne teure Überlandleitungen legen zu müssen. In Deutschland starteten in diesem Jahr in mehreren Städten Pilotprojekte (u.a. in Leipzig), bei denen in Ein- oder Mehrfamilienhäuser BZ-Blockheizkraftwerke (BHKW) installiert wurden. Nebenstehend das Bild einer 7 kW PEM-Brennstoffzelle für den stationären Betrieb (Bild 1).

Mobile Energieerzeugung

Als Energiequelle für Nutzfahrzeuge:
Als Beispiel für die Nutzung der Brennstoffzelle in Nutzfahrzeugen kann der vom Siemens-Bereich-Energieerzeugung gebaute Gabelstapler dienen (Bild 2). Hier versieht eine PEM-Brennstoffzelle ihren Dienst.

Als Energiequelle für Personenkraftwagen:
Viele Automobil-Hersteller untersuchen die Möglichkeiten des Einsatzes der Brennstoffzelle als emissionsarmen Energielieferanten für Autos (CO2-Reduzierung!!). Als Beispiel sei hier nur auf die Entwicklung der Necar Fahrzeuge der Firma Daimler-Benz hingewiesen. Nebenstehend ein Foto des Necar 4 (Bild 3).

Als Energiequelle für andere mobile Energieverbraucher:
Das nebenstehende Bild zeigt eine Brennstoffzelle, die als Energielieferant für ein Notebook dient.
Die BZ wurde vom Frauenhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) entwickelt und auf der Hannover-Messe 1998 vorgestellt. Es handelt sich dabei um eine Streifenmembran-Brennstoffzelle.

Bild 4