Umgekehrte Elektrolyse
Das Prinzip der Brennstoffzelle ist einfach. Es ist gewissermaßen die Umkehrung der Elektrolyse von Wasser Mit einem speziellen Elektrolyt in Folienform trennt man die beiden Gase voneinander und verhindert eine „heiße Reaktion“ Ein elektrochemischer Vorgang in der hauchdünnen Folie läßt nur Protonen, also positiv geladene Wasserstoff-Ionen, passieren. Die Elektronen der Wasserstoff-Atome werden beim Durchgang „abgestreift“ und bleiben zurück, die Wasserstoff-Ionen reagieren mit den Sauerstoffteilchen auf der anderen Seite. Durch Elektronenüberschuß auf der Was-
serstoffseite und Elektronenmangel auf der Sauerstoffseite des Elektrolyts bilden sich Plus- und Minuspol, an denen elektrische Energie entnommen werden kann. Die Energie für diese „Ladungspumpe“ stammt aus der Reaktion der Wasserstoff- (H 2 ) mit Sauerstoffteilchen (O 2 ), bei der neben der elektrischen Energie lediglich reiner Wasserdampf (H 2 O) entsteht.
Der Elektrolyt einer solchen „PEM-Zelle“ (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) besteht aus einer nur zehntelmillimeterdicken Polymerfolie, die auf beiden Seiten mit einem platinhaltigen Katalysator beschichtet ist. Er unterstützt die Ionisierung des Wasserstoffs sowie die Reaktion der Wasserstofflonen mit dem Sauerstoff. Sogenannte Bipolarplatten schließen die Zelle auf beiden Seiten ab. Sie leiten in einem labyrinthartigen Kanalsystem den Wasserstoff bzw die
Luft an den Katalysatorflächen entlang. Außerdem führen sie die Reaktionswärme ab und stellen die elektrische Verbindung zur Nachbarzelle her Durch das Zusammenschalten vieler Zellen in „Stacks“ wird die für das Fahren benötigte Energie bereitgestellt.
Langfristig soll das Wasserstoffgas durch flüssiges Methanol im normalen Kraftstofftank des Fahrzeugs ersetzt werden. Ein Gaserzeugungssystem mit einem „Reformer“ stellt den benötigten Wasserstoff direkt an Bord aus Methanol her. Neben der Verringerung des Gewichts ist ein weiterer großer Vorteil, daß die Infrastruktur für die Methanolversorgung sehr schnell zur Verfügung stehen kann. Der Autofahrer könnte dann genau wie den bisherigen Kraftstoff an jeder Tankstelle Methanol in den Tank seines Brennstoffzellen-Fahrzeugs füllen.
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