Fachgebiet - Elektrochemie

Abb.1

Schematischer Aufbau einer Brennstoffzelle

(auch Brennstoffelement). Spezielle Variante einer galvanischen Zelle, bei der durch elektrochemische Oxidation eines Brennstoffs chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.

Als Brennstoffe dienen Gase wie Wasserstoff, ${\text{H}}_2$, oder Kohlenmonoxid, $\text{C}\text{O}$, oder niedermolekulare, organische Verbindungen wie Methan, Methanol, Formaldehyd oder Glycol. Als Oxidationsmittel wird in der Regel Sauerstoff (Luft) verwendet.

Hauptbestandteile einer Brennstoffzelle sind die Anode, an der der Brennstoff zuströmt, die Kathode, an der das Oxidationsmittel zugeführt wird, sowie ein ionenleitender Elektrolyt, der die beiden Elektrodenräume voneinander trennt. Bei einer Wasserstoff-Sauerstoff-Zelle erfolgt die elektrochemische Verbrennung entsprechend der Gleichung, wobei der Sauerstoff an der Kathode reduziert, der Wasserstoff an der Anode oxidiert wird:

Je nach Konstruktionsvariante der Brennstoffzelle (Brennstoff, Zusammensetzung des Elektrolyten) unterscheiden sich die jeweils ablaufenden Prozesse in den gebildeten Verbrennungsprodukten und/oder der Art der Ionen, die die Elektronen übertragen. Inzwischen existieren zahlreiche Typen von Hoch- und Tieftemperaturzellen, die sowohl mobil als auch stationär betrieben werden können. Zu den besonderen technischen Herausforderungen bei der Weiterentwicklung der Brennstoffzellen-Technolgie gehört heute neben dem Bau neuartiger Zellen vor allem auch die Erschließung verbesserter Speichermöglichkeiten für die gasförmigen Brennstoffe.