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Tutorial MenueElektrochemieLerneinheit 6 von 9

Brennstoffzellen - Funktionsweise und Anwendungen

Stacks: Brennstoffzellen stapeln und Leistung vervielfachen

Mehrere Brennstoffzellen hintereinander angeordnet ergeben einen sogenannten Zellenstapel (Abb. 1) , der meist mit dem englischen Begriff Stack bezeichnet wird. Über die Anzahl der einzelnen Zellen, die in Reihe geschaltet werden (Reihenschaltung), lässt sich die Leistung des Stacks variieren und den jeweiligen Anforderungen anpassen: Die Gesamtspannung des Stacks entspricht der Summe der elektrischen Spannungen der einzelnen Zellen.

Ein Beispiel: Die Leerlaufspannung einer einzelnen PEM-Brennstoffzelle beträgt ca. 0,9V. Werden 100 dieser Zellen zu einem Stack zusammengefügt, hat dieser eine Leerlaufspannung von 90V.

Abb.1
Schematischer Aufbau eines Brennstoffzellen-Stapels
h-tec Wasserstoff-Energie-Systeme GmbH

Zur Trennung der einzelnen Zellen in einem Stack werden Bipolarplatten verwendet (graue Platten in der Mitte von (Abb. 1) ). Sie dienen nicht nur zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden und leiten den elektrischen Strom zur benachbarten Zelle, sondern helfen auch, Brennstoffe und ggf. Kühlwasser zuzuführen sowie Wärme und Reaktionsprodukte abzuführen.

Abgeschlossen wird der Stack mit zwei Endplatten, in denen sich der Stromabgriff sowie die Gas- und ggf. Kühlwasseranschlüsse befinden. Je nach Leistungsabgabe und der damit verbundenen Wärmeentwicklung werden die Stacks mit Luft oder Wasser gekühlt.

Abb.2
Stapel aus Direkt-Methanol-Brennstoffzellen von der SFC Energy AG
Mit freundlicher Genehmigung der SFC Energy AG
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