Brennstoffzelle: einfach erklärt

An der Anode wird Wasserstoff zugeführt und oxidiert: H₂ → 2 H⁺ + 2 e⁻. Die Protonen wandern durch eine Membran zur Kathode, die Elektronen fließen über einen äußeren Stromkreis und treiben dabei zum Beispiel einen Motor an.

An der Kathode reagieren Sauerstoff, Protonen und Elektronen zu Wasser: O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O. Insgesamt läuft dieselbe Reaktion ab wie bei der Knallgasreaktion, nur kontrolliert und ohne Flamme: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O.

Theoretisch liefert eine Wasserstoff-Brennstoffzelle 1,23 V, im Betrieb sind es meist 0,6 bis 0,9 V pro Zelle. Für höhere Spannungen schaltet man viele Zellen zu einem Stapel zusammen.

Weil die Energie nicht erst über Wärme in Bewegung umgewandelt wird, ist der Wirkungsgrad deutlich höher als bei einem Verbrennungsmotor. Als einziges Abgas entsteht Wasser.

Brennstoffzellen treiben Wasserstoffautos, Busse, Züge und Gabelstapler an. In der Raumfahrt lieferten sie schon in den 1960er-Jahren Strom und Trinkwasser für Raumkapseln.

Der Wasserstoff muss allerdings erst hergestellt werden, zum Beispiel durch Elektrolyse von Wasser. Klimafreundlich ist eine Brennstoffzelle deshalb nur, wenn der Strom dafür aus erneuerbaren Quellen stammt.