Brennstoffzelle
Die Brennstoffzelle ist ein elektrochemischer Energiewandler, der die chemisch gebundene Energie eines Brennstoffs direkt in elektrische Energie sowie in Wärme umwandelt. Als Brennstoffe sind Brenngase wie z. B. Wasserstoff, oder flüssige Brennstoffe wie z. B. Methan verwendbar. Oxidationsmittel für die Brennstoffzellenreaktionen ist Sauerstoff.
Die zentrale Komponente der Brennstoffzelle ist die Elektroden-Elektrolyt-Einheit. In ihr laufen die elektrochemischen Reaktionen, Oxidation des Brennstoffs und Reduktion des Oxidationsmittels, räumlich voneinander getrennt ab. Die Reaktionsräume sind über einen Ionenleiter, den Elektrolyten, verbunden.
Die zum Einsatz kommenden Elektrolyte bestimmen den Brennstoffzellen-Typ und die jeweilige Betriebstemperatur.
Derzeit gibt es sechs Brennstoffzellen-Typen, die Alkalische Brennstoffzelle, die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle, die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, die Phosphorsaure Brennstoffzelle, die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle und die Oxidkeramische Brennstoffzelle.
Mehrere einzelne Brennstoffzellen werden zu leistungsstärkeren Zellstapeln zusammengeführt, den sogenannten Brennstoffzellen-Stacks. Durch diese Modulbauweise können Brennstoffzellen in einem weiten Bereich energietechnischer Anwendungsmöglichkeiten eingesetzt werden, z. B. im Kraftwerksbereich, im Gewerbe-Handel-Dienstleistungssektor, im Haushalt, in der Industrie, im Verkehrssektor, in der Schifffahrt, in der Raumfahrt etc.
Brennstoffzellenanlagen sind als portable, mobile und stationäre Ausführungen verfügbar. Stationäre Systeme werden als Brennstoffzellen-KWK-Anlagen im Leistungsbereich von 100 kWel bis zu mehreren 100 kWel, oder als Brennstoffzellen-Mikro-KWK-Anlagen im Leistungsbereich von 1 kWel bis ca. 10 kWel, oder in Brennstoffzellen-Hybridkraftwerken genutzt. Bei Brennstoffzellen-Hybrid-Kraftwerken wird das Brennstoffzellensystem mit anderen Techniken kombiniert, z. B. mit einer Gasturbine, einer Organic Rankine Cycle Turbine und anderen.
Zu einer Brennstoffzellenanlage gehören neben dem Brennstoffzellen-Stack weitere Komponenten wie Brenngaserzeugungsanlage, Kompressor, Brennstoffzellen-Wärmetauscher und Brennstoffzellen-Wechselrichter.
Die Brenngaserzeugungsanlage entfällt, wenn die Brennstoffzelle direkt mit Wasserstoff versorgt wird, oder eine zellinterne Reformierung des Brennstoffs wie bei der Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle und der oxidkeramischen Brennstoffzelle erfolgt.
Synonym(e):
Galvanische Zelle, Energiewandler
Englische Übersetzung(en):
fuel cell
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