Die Brennstoffzelle

Etwa 1,25 Kilogramm Wasserstoff benötigt man, um mit einem Brennstoffzellen-Fahrzeug (Pkw) hundert Kilometer weit zu kommen. Vor mehr als 180 Jahren entdeckte der Engländer William R. Grove das Prinzip der Brennstoffzelle. Das bekannteste Beispiel für eine solche ist die mit Wasserstoff und Sauerstoff betriebene WasserstoffSauerstoff-Brennstoffzelle.

Eine Brennstoffzelle besteht aus Elektroden, die durch eine semipermeable Membran oder einen Elektrolyt (Ionenleiter) voneinander getrennt sind. Die Elektrodenplatten bestehen meist aus Metall oder Graphit. Sie sind mit einem Katalysator beschichtet, zum Beispiel mit Platin. Als Elektrolyten können etwa gelöste Laugen oder Säuren, Alkalicarbonatschmelzen, Keramiken oder Membranen dienen. Für mobile Anwendungen wird häufig eine feste Polymermembran (etwa Nafion) eingesetzt. Die Energie liefert eine Reaktion von Sauerstoff mit dem Wasserstoff. Beide Reaktionspartner werden über die Elektroden kontinuierlich zugeführt. Die gelieferte Spannung liegt laut Prof. Frank Allmendinger vom Tuttlinger Hochschulcampus der Hochschule Furtwangen bei rund 1,0 Volt. Um eine höhere Spannung zu erhalten, werden mehrere Brennstoffzellen hintereinander geschaltet. Das nennt man dann Stack (engl. Stapel).

Das Brennstoffzellensystem hat einen Wirkungsgrad von 40 bis 85 Prozent. Ein Dieselmotor kommt dagegen nur auf einen Wert von 10 bis 35 Prozent. Eine Solarzelle hat einen Wirkungsgrad von 10 bis 37 Prozent. Der Wirkungsgrad verdeutlicht das Verhältnis zwischen der aufgewandten Primärenergie und der nutzbaren mechanischen Energie.

Der Mercedes, der am Hochschulcampus steht, ist ein F-Cell auf Basis der B-Klasse. Das fahrbereite Modell wurde von Daimler erstmals auf der Internationalen AutomobilAusstellung 2007 in Frankfurt am Main präsentiert. Er verfügt über einen Elektromotor mit einer Leistung von hundert Kilowatt und kommt auf fast zwei Tonnen Gewicht. (cg)