Die Grundlagen der Brennstoffzelle
Die Brennstoffzelle ist eine über 180 Jahre alte Erfindung, die heute als Effizienztechnologie der Zukunft gilt. Sie nutzt die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, um Strom und Wärme zu erzeugen. Diese Technologie wurde bereits vor vielen Jahren in der Raumfahrt eingesetzt und findet nun auch in Autos und Zügen Anwendung.
Definition: Eine Brennstoffzelle ist ein Energiewandler, in dem ein kontinuierlich zugeführter Brennstoff (z.B. Wasserstoff) mit einem Oxidationsmittel (z.B. Sauerstoff) reagiert, um Elektrizität zu erzeugen.
Der Aufbau und die Funktion einer Brennstoffzelle ähneln dem einer Batterie. Beide bestehen aus zwei Elektroden - einer Anode und einer Kathode - die durch einen Elektrolyten getrennt sind. Der Elektrolyt ermöglicht den Ionentransport zwischen den Elektroden.
Vocabulary: Elektrolyte sind feste, flüssige oder gelartige chemische Substanzen, die Strom leiten können.
Die Brennstoffzelle Reaktionsgleichung zeigt den chemischen Prozess:
- An der Anode: 2 H₂ → 4 H+ + 4e¯ (Oxidation / Elektronenabgabe)
- An der Kathode: O₂ + 4H+ + 4e¯ → 2 H₂O (Reduktion / Elektronenaufnahme)
- Gesamtreaktion: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O (Redoxreaktion / Zellreaktion)
Diese Reaktion wird oft als "kalte Verbrennung" bezeichnet und gilt als besonders effizient.
Highlight: Die Brennstoffzelle wandelt chemische direkt in elektrische Energie um, ohne den Umweg über Wärme und mechanische Kraft, was sie besonders effizient macht.