Wasserstoff-Brennstoffzellen sind Energiewandler, die die chemische Energie von Wasserstoff und Sauerstoff kontinuierlich in elektrische Energie umwandeln. Sie arbeiten mit einem höheren Wirkungsgrad als Verbrennungsmotoren und erreichen eine elektrische Effizienz von 60 % und mehr bei geringeren Emissionen. Das einzige Produkt der Stromerzeugung ist Wasser, daher entstehen im Betrieb weder Kohlendioxid noch Luftschadstoffe.
Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle besteht aus drei benachbarten Teilen: Anode, Elektrolyt und Kathode. Wird Wasserstoff an der Anode oxidiert, entstehen Kationen, die durch den Elektrolyten zur Kathode wandern, sowie freie Elektronen, die über den externen Stromkreis fließen. An der Kathode läuft eine Reduktionsreaktion ab, bei der Sauerstoff durch Kationen und Elektronen zu Wasser reduziert wird.
Nach der Art des Elektrolyten unterscheidet man alkalische Brennstoffzellen (AFC), Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC), Phosphorsäure-Brennstoffzellen (PAFC), Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (MCFC) und Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC). Klassifizierung und Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
| Typ | AFC | PEMFC | PAFC | MCFC | SOFC |
|---|---|---|---|---|---|
| Elektrolyt | KOH | Perfluorsulfonsäure-Ionenaustauschmembran | H3PO4 | Li2CO3-K2CO3 | Y2O3-ZrO2 |
| Katalysator | Platin/Ruthenium | Platin/Ruthenium | Platin | Nickeloxid | Nickel |
| Betriebstemperatur | 65–220 °C | −40–90 °C | 150–200 °C | 650–700 °C | 600–1000 °C |
| Theoretische Spannung | 1,18 V | 1,18 V | 1 V | 1,116 V | 1,13 V |
| Systemwirkungsgrad | 60 %–70 % | 43 %–68 % | 40 %–55 % | 55 %–65 % | 55 %–65 % |
Weitere Informationen zur Technologie der Wasserstoff-Brennstoffzelle:
https://baike.baidu.com/item/Hydrogen Fuel Cell/10964013