Funktionsprinzip Brennstoffzelle
Die Brennstoffzelle nutzt den im ERDGAS enthaltenen Wasserstoff. Wasserstoff besitzt die natürliche Eigenschaft, von sich aus zusammen mit Sauerstoff wieder zu Wasser reagieren zu wollen.
Unter kontrollierten Bedingungen kommt es ohne externe Energiezufuhr zu einer „Knallgasreaktion“. Dieser Vorgang wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet. Hierbei entstehen elektrische Energie und Wärme.
Im Prinzip ist die Brennstoffzelle eine Weiterentwicklung der Strom erzeugenden Heizung, die auch als Mikro-KWK-Anlage oder – in größerem Maßstab – als Blockheizkraftwerk bezeichnet wird. Auch die Brennstoffzelle erzeugt gleichzeitig Wärme und Strom – allerdings nicht über einen Verbrennungsvorgang, sondern über eine chemische Reaktion.
So funktioniert die Brennstoffzelle:
Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden – der Anode (Minuspol) und der Kathode (Pluspol). Sie sind getrennt durch den Elektrolyt mit einer festen, ionendurchlässigen Membran. Jede der Elektroden ist mit einem Katalysator beschichtet, z. B. Nickel oder Platin. Nachdem Wasserstoff der Anode zugeführt wurde, teilt er sich in Elektronen und Protonen.
Die freien Elektronen werden als brauchbarer elektrischer Strom durch den äußeren Kreislauf genutzt. Die Protonen breiten sich durch den Elektrolyt zur Kathode aus. An der Kathode verbindet sich der Sauerstoff aus der Luft mit Elektronen aus dem äußeren Kreislauf und Protonen. Gemeinsam ergeben sie Wasser und Wärme.
Zwischen Kathode und Anode kann sich nun eine Spannung aufbauen. Verbindet man beide Elektroden miteinander, fließen die Elektronen von der Anode zur Kathode und liefern so Antriebsenergie. Die Reaktionswärme kann zusätzlich zum Heizen genutzt werden. Wasserstoff kann direkt zugeführt werden oder auch ERDGAS mit einem vorgeschalteten Reformer.
hange Membran, protonenleitende Elektrolytmembran