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Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle kann chemisch gespeicherte Energie direkt in Strom umwandeln. Wasserstoff und Sauerstoff werden verbunden, es entsteht elektrischer Strom. Als "Abfallprodukt" fällt nur Wasserdampf an.

Pluspol und Minuspol

Das Herz der Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden: Pluspol und Minuspol. Über einen äußeren Stromkreis sind die beiden Seiten verbunden. Über feine Gaskanäle in den Außenplatten der Brennstoffzelle strömen Wasserstoff und Sauerstoff getrennt auf der Plus- und Minusseite ein.

Kalte Verbrennung

In der Mitte zwischen beiden Elektroden befindet sich ein Elektrolyt. Diese dünne Kunststofffolie trägt an der Außenseite eine Schicht – meist aus Platin. Diese Membran ist für negative Ladungsteilchen (Elektronen) nicht passierbar, lässt aber positive Ladungsteilchen (Protonen) durch. Wegen dieser Trennwand können Wasserstoff und Sauerstoff also nur über Umwege miteinander reagieren - nicht direkt. Da es dabei keine Zündquelle und keine Verbrennung im klassischen Sinne gibt, nennt man diesen Vorgang "kalte Verbrennung".

Katalysatoren

Jetzt kommen Katalysatoren ins Spiel. Katalysatoren beschleunigen chemische Reaktionen. Der Wasserstoff wird durch einen Katalysator am Pluspol in negative Elektronen und positive Protonen zerlegt. Die positiven Wasserstoffkerne können durch die Membran wandern, die negativen, die Elektronen, nicht. Am Minuspol strömt gleichzeitig Luft ein. Hier trennt ein Katalysator den Sauerstoff aus der Luft. Weil nur die Wasserstoffprotonen durch die Membran kommen, bildet sich an der Pluspol-Seite ein Elektronenüberschuss.

Spannungsgefälle

Zwischen beiden Polen entsteht auf diese Weise ein Spannungsgefälle. Weil die Elektronen nicht durch die Membran können, aber wegen des Spannungsgefälles auf die Minus-Seite gezogen werden, wandern sie auf dem einzig möglichen Weg zum Minuspol: Über den äußeren Stromkreis. Dabei entsteht fließender Strom. Schaltet man einen Verbraucher in diesen Stromkreis, zum Beispiel einen Elektromotor, dann wird der angetrieben.

Wasserdampf als Abgas

Auf der Minuspol-Seite reagieren die – durch den Stromkreis gewanderten - Wasserstoffelektronen sowohl auf die Wasserstoffprotonen als auch auf die Sauerstoffatome. Alle zusammen reagieren zu Wasser. Als Wasserdampf entweicht es durch die Gaskanäle.