Brennstoffzelle

Brennstoffzellen als Alternative zu Wärmekraftmaschinen

Brennstoffzellen wandeln die chemische Energie ihres Brennstoffs direkt in elektrische um, welche dann von diversen Verbrauchern verwendet werden kann. Dabei arbeiten sie deutlich effizienter als Verbrennungsmaschinen, wo zunächst eine Umwandlung in Wärme und Kraft erfolgt, bevor ein nachgeschalteter Generator Strom erzeugt. Das Lexikon von Vegan Strom klärt Dich über die Funktionsweise sowie über die Vor- und Nachteile von Brennstoffzellen auf.

 

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Eine Brennstoffzelle ist eine Form der Galvanischen Zelle und besteht aus Elektrodenplatten aus Metall oder Kunststoff, zwischen denen sich ein Elektrolyt befindet. Dies können flüssige Säuren oder Laugen sein, oder aber ein Feststoff wie bestimmte Keramiken oder Membranen. Werden den Elektroden nun der Brennstoff und Sauerstoff zugeführt, reagieren diese miteinander. Durch den stattfindenden Ionen- und Elektronenfluss zwischen Anode und Kathode wird so elektrischer Strom erzeugt. Die Reaktion ähnelt der einer herkömmlichen Verbrennungsreaktion eines beliebigen Brennstoffs. Da die Umwandlung der chemische Energie hier jedoch ohne den Umweg Wärme in elektrische erfolgt, spricht man von einer „kalten Verbrennung“.

Als Brennstoff können verschiedene Substanzen zum Einsatz kommen, etwa Methan, Methanol oder Kohlegas. Der bedeutendste der heutigen Zeit ist jedoch Wasserstoff. Den Reaktionsablauf der kalten Verbrennung soll daher das Beispiel einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle aufzeigen. An der Anode wird der Wasserstoff (H2) unter Elektronenabgabe zu Protonen oxidiert, welche durch eine Membran in die Kammer mit dem Elektrolyt geleitet werden. Die freigewordenen Elektronen fließen durch einen Verbraucher, den sie dabei mit Energie versorgen, zur Kathode. An dieser nimmt der Sauerstoff (O2) sie auf und wird somit zu Anionen reduziert. Schließlich reagieren diese mit den Wasserstoffionen, wobei Wasser (H2O) entsteht.

 

Die Vor- und Nachteile von Brennstoffzellen

Brennstoffzellen sind Wärmekraftmaschinen in vielerlei Hinsicht überlegen. So erzielen sie einen enorm hohen Wirkungsgrad, besonders dann, wenn sie mit einem Elektromotor gekoppelt sind. Sie weisen eine hohe Zuverlässigkeit bei der Stromerzeugung auf und eignen sich ebenfalls für die Kraft-Wärme-Kopplung, etwa in Brennstoffzellenheizungen. Zudem ist die Technologie sehr verschleiß- und wartungsarm. Nicht zuletzt arbeiten sie praktisch schadstofffrei, da bei der kalten Verbrennung von Wasserstoff nur Wasser als Endprodukt entsteht und keine gefährlichen Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Rußpartikel.

Ihre Umweltfreundlichkeit ist selbstverständlich stark davon abhängig, wie der verwendete Brennstoff gewonnen wurde. Kommen zum Beispiel Wasserstoff oder Methan zum Einsatz, die durch Elektrolyse und eventuell anschließende Methanisierung aus überschüssigem Grünstrom gewonnen wurden, so sind Brennstoffzellen gänzlich klimafreundlich. Wasserstoff, der jedoch aus der Dampfreformierung von Wasser und Erdgas gewonnen wurde, verbraucht fossile Ressourcen und setzt außerdem große Mengen CO2 frei. Ein weiterer Nachteil von Brennstoffzellen ist, dass sie hohe technische Anforderungen aufweisen und dadurch auch relativ teuer sind. Außerdem existiert bislang noch wenig Erfahrung mit dem Betrieb der Technologie.

 

Brennstoffzellen als Energiewandler der Zukunft

Verwenden Brennstoffzellen den richtigen Energieträger, so arbeiten sie nachhaltig und klimaneutral. Folglich könnten sie in Zukunft einen großen Beitrag zu einer sauberen Energie- und Verkehrswende leisten. Hierzu muss die Technologie jedoch noch besser erforscht und weiter vorangetrieben werden, um diverse Einsatzmöglichkeiten zu erschließen – besonders im Verkehrswesen – und vor allem, um die derzeit hohen Kosten zu senken. Möchtest Du jedoch schon jetzt saubere Regenerative Energie beziehen, dann hat Vegan Strom die Lösung für Dich. Als verantwortungsbewusster Stromanbieter setzen wir uns mit unserem Energiemix für den Ausbau der Erneuerbaren Energien ein. Hierbei achten wir außerdem darauf, ausschließlich Technologien zu fördern, deren Nutzung keinem Tier schadet und keine Ökosysteme beeinträchtigt. Daher verzichten wir auf Wind- und Wasserkraft und beschränken uns auf Solarenergie, Gezeitenkraft und Geothermie. Ist das genau der Strommix, den auch Du in Zukunft beziehen möchtest, dann wechsele noch heute zu Vegan Strom!

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