Funktionsweise von Wasserstoff-Brennstoffzellen

Das Wesen der Brennstoffzelle ist das „umgekehrte“ Gerät der Wasserkraft-Elektrolyse, das hauptsächlich aus drei Teilen besteht: Anode, Kathode und Elektrolyt.Die Anode ist eine Wasserstoffelektrode und die Kathode eine Sauerstoffelektrode.Im Allgemeinen enthalten Anode und Kathode eine bestimmte Menge Katalysator, der zur Beschleunigung der an der Elektrode ablaufenden elektrochemischen Reaktion verwendet wird.Zwischen den Polen befinden sich Elektrolyte.

Am Beispiel einer Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) ist ihr Arbeitsprinzip wie folgt:

(1) Wasserstoff gelangt durch das Rohr oder Luftleitblech zur Anode;

(2) Unter der Wirkung des anodischen Katalysators dissoziiert ein Wasserstoffmolekül in zwei Wasserstoffprotonen und zwei Elektronen werden freigesetzt. Die anodische Reaktion ist wie folgt:

H2â2H 2eã

(3) Am anderen Ende der Batterie gelangt Sauerstoff (oder Luft) durch das Rohr oder das Luftleitblech zur Kathode. Unter der Wirkung des Kathodenkatalysators reagieren Sauerstoffmoleküle und Wasserstoffionen mit den Elektronen, die die Kathode durch den äußeren Kreislauf erreichen, um Wasser zu bilden. Die Kathodenreaktion ist: 1/2O2 2H 2E âH2O

Die gesamte chemische Reaktion ist H2 1/2O2 = H2O

Elektronen bilden im äußeren Stromkreis Gleichstrom.Solange also Wasserstoff und Sauerstoff kontinuierlich der Anode und Kathode der Brennstoffzelle zugeführt werden, kann elektrische Energie kontinuierlich an die Last des externen Kreislaufs abgegeben werden.