Eine Brennstoffzelle ist ein Gerät zur Umwandlung elektrochemischer Energie. Die Reaktionsenergie von gasförmigen und flüssigen Energieträgern mit Sauerstoff oder Luft wird in einer elektrochemischen Reaktion direkt in elektrische Energie umgewandelt. Dies geschieht mit dem 2 bis 3fachen Wirkungsgrad verglichen mit dem einer Verbrennungsmaschine. Dabei produziert die Brennstoffzelle lediglich Elektrizität, Wärme und Wasser.
Funktionsprinzip:
Das Brenngas (Wasserstoff) strömt in den Anodenraum und wird dort an einem Platin-Katalysator in Protonen (Wasserstoff-Ionen) und Elektronen zerlegt. Die Wasserstoff-Ionen wandern durch die Membran in den Kathodenraum und reagieren wieder an einem Platin-Katalysator mit Sauerstoff und Elektronen zu Wasser. Die Elektronen, die die Membran nicht durchdringen können, fließen von der Anode zur Kathode über einen äußeren Stromkreis, der einen Stromverbraucher (Motor, Glühlampe etc.) enthält.
Das Potential einer Zelle beträgt etwa 0,7 V, höhere Spannungen erhält man durch Zusammenschalten mehrerer Zellen.
Im Prinzip läuft eine "sanfte" Knallgasreaktion ab. Jeder kennt den Knallgas-Versuch aus dem Chemieunterricht: Wasserstoff- und Sauerstoffgas ergeben ein Gemisch, das bei der Entzündung mit einem lauten Knall explodiert. Der Trick in einer Brennstoffzelle besteht im Wesentlichen im Einsatz einer zehntelmillimeterdicken Polymerfolie, die auf beiden Seiten mit einem platinhaltigen Katalysator beschichtet ist. Er unterstützt die Ionisierung des Wasserstoffs sowie die Reaktion der Wasserstoffionen mit dem Sauerstoff.
