Innovative Energiegewinner

Innovative Energiegewinner
Foto: Vaillant

Ohne Verbrennungsvorgang und Emissionen Strom und Wärme erzeugen: Brennstoffzellen machen es möglich. Inzwischen haben die ersten Modelle der hocheffizienten Energieerzeuger ihren Dienst in Privathaushalten aufgenommen.

Neben dem Deutschen Christian Friedrich Schönbein wird der Brite William Grove als Vater der Brennstoffzelle bezeichnet. Letzterer entdeckte das Prinzip im Jahr 1839 eher zufällig, als er sich mit dem Phänomen der Elektrolyse befasste. Denn in einer Brennstoffzelle läuft im Grunde eine umgekehrte Wasserelektrolyse ab. Zur Auffrischung der vielleicht verblichenen Erinnerungen aus dem Chemieunterricht: Bei einer Wasserelektrolyse wird mithilfe elektrischer Energie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Brennstoffzellen hingegen „verbrennen“ unter der Einwirkung von Sauerstoff den Wasserstoff und erzeugen dabei sowohl elektrische Energie  als auch Wärme. Der Vorgang der Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet. Grundlage ist dabei die sogenannte Knallgasreaktion. Während bei dieser die beiden Gase jedoch unkontrolliert miteinander reagieren und die Energie heftig mit einem Knall freigesetzt wird, verläuft die chemische Reaktion in einer Brennstoffzelle in geregelten, kontrollierten Bahnen. Die entstehende Energie wird direkt in elektrischen Strom umgewandelt und kann so effektiv genutzt werden. Die in einer einzelnen Zelle erzeugte Spannung ist mit etwa 0,7 Volt noch sehr gering. Um die Leistung zu erhöhen, werden die Zellen zu einem Stapel, einem Stack, in Reihe geschaltet.

Typenkunde bei Brennstoffzellen

Auf dem gleichen Grundprinzip basierend wurden verschiedene Arten von Brennstoffzellen entwickelt. Zwei davon scheinen am besten für die Beheizung von Einfamilienhäusern geeignet zu sein: Am bekanntesten ist die PEM-Brennstoffzelle (proton exchange membrane). Sie gehört zu den Niedertemperaturbrennstoffzellen. Allerdings muss das für den Antrieb verwendete Erdgas zunächst reformiert und bereinigt werden.

Der zweite zukunftsträchtige Brennstoffzellentyp im Heizungskeller ist die SOFC (solid oxide fuel cell), eine Hochtemperaturbrennstoffzelle. Bei Temperaturen von über 700 °C muss hier das Erdgas nicht vorab reformiert werden. Der Elek trolyt besteht aus Keramik und die Brennstoffzelle hat keine Probleme mit dem „Katalysatorgift“ Kohlenmonoxid.

Ceramic Fuel Cells

 

 

 

Das Brennstoffzellen-BHKW „Blue-GEN“ von CFC punktet mit einem sehr hohen elektrischen Wirkungsgrad.
Foto: Ceramic Fuel Cells

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