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Brennstoffzelle

Brennstoffzelle

Brennstoffzellen (engl. fuel cells) können, im Gegensatz zu Batterien, chemische Energie kontinuierlich in Strom umwandeln. Der 'Brennstoff', der chemische Energieträger, ist allerdings nicht wie bei der Batterie in der Brennstoffzelle eingebaut, sondern wird ständig einer der beiden Elektroden, der Anode, zugeführt. Der Kathode, der anderen Elektrode, wird ein Oxidationsmittel zugeführt und das entstehende Produkt, bei Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff beispielsweise Wasser, wird abgeführt.
In der Brennstoffzelle wird der Brennstoff übrigens nicht verbrannt, sondern bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen elektrochemisch oxidiert, die so genannte "kalte Verbrennung". Wird reiner Wasserstoff verwendet, entstehen bei der Energieerzeugung keinerlei Schadstoffe.

Brennstoffzellen erzeugen gleichzeitig Wärme und Strom. Die nutzbare Energie wird durch Umwandlung von Erdgas zu Kohlendioxid und Wasserstoff freigesetzt. Bei der anschließenden Reaktion von Wasserstoff mit Luftsauerstoff entstehen Wärmeenergie und Gleichstrom. Die gewonnene Wärme kann zur Beheizung von Gebäuden verwendet werden.

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Nieder- und Hochtemperaturbrennstoffzellen werden nach verwendetem Elektrolyten und Brennstoff unterschieden:

  Elektrolyt Temperatur  Wirkungsgrad  Brennstoff    Anwendungen       Leistung
PEM-
Brennstoffzelle
Polymermebran 0-80° 60% (H2),
40% (CH4)
Wasserstoff
(Methanol)
(Methan)
Stromversorgung
PKW/Bus
Hausversorgung
Blockheiz-
kraftwerke
bis 250kW
Festoxid
Brennstoffzelle
(SOFC)
Zr(Y)O2 800-1000 °C 50-65% Wasserstoff
Methan
Kohlegas
Hausversorgung
Kleinkraftwerke
10-25 kW
Alkalische
Brennstoffzelle
(AFC)
Kalilauge (KOH) 60-90 °C 60 % reinster
Wasserstoff
Raumfahrt
U-Boote
20 kW
Schmelzkarbonat-
Brennstoffzelle (MCFC)
Alkalikarbonat-
schmelzen
650 °C 48-60 % Wasserstoff
Methan
Kohlegas
Blockheiz-
kraftwerke
Kleinkraftwerke
2,2 MW
Direct-Methanol
Brennstoffzelle (DMFC)
Polymermembran 60-130 °C 40% Methanol    
Phosphorsaure
Brennstoffzelle
(PAFC)
konz. H3PO4 130-220 °C 40% Wasserstoff
(Methan)
Blockheiz-
kraftwerke
Kleinkraftwerke
11 MW


Diese Tabelle: 2000-2014 © dieBrennstoffzelle.de

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