Die Brennstoffzelle II

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?
Erst einmal eine grobe Skizze unter der man die ersten Eindrücke bekommt:

Man muss sich das wie folgt vorstellen. Mit Hilfe der Wasserstoffzelle kommt Wasserstoff ( linker Pfeil ) und aus der Umgebung ein Oxydant, der Sauerstoff ( unterer Pfeil ), in der Brennstoffzelle zusammen. Und dadurch, dass die beiden Stoffe miteinander reagieren entsteht Strom und als einziges Abfallprodukt Wasser. Doch jetzt wollen wir uns die Sache einmal genauer betrachten und sehen was im Innern der Brennstoffzelle abläuft. Erst einmal haben wir da den Wasserstoff aus dem Wasserstoffspeicher. Normalerweise kommt Wasserstoff in Molekülen vor, dass heißt es sind immer zwei Wasserstoffatome zusammen. Also muss man erst einmal die Wasserstoffmoleküle voneinander trennen. Dies macht in der Brennstoffzelle ein Katalysator. In diesem Fall ist das sehr verfeinertes Platin in Pulverform, welches sich auf den Elektroden befindet.

Jetzt haben wir nur noch einzelne Wasserstoffatome. An der Oberfläche zum Elektrolyten findet nun folgende Reaktion statt, und zwar gibt jedes Wasserstoffatom ihr Elektron ab. Das Ergebnis sind viele Elektronen und Wasserstoffionen.

Jetzt kommt der Sauerstoff ins Spiel. Der Sauerstoff ist auf der anderen Seite der Zelle. Die beiden Seiten sind mit Hilfe eines Feststoffelektrolyten getrennt. Der Sauerstoff verbindet sich mit den Wasserstoffionen im Verhältnis 1 zu z. Jedoch kann das nur unter Aufnahme von zwei Elektronen geschehen. Und nun hat der Elektrolyt, der beide Seite trennt, die wunderbare Eigenschaft, dass durch ihn nur die Wasserstoffionen hindurchkommen, die Elektronen und Sauerstoffionen jedoch nicht. Und da ist man auf die Idee gekommen die beiden Seiten elektrisch zu verbinden, weil ja auf der Sauerstoffseite Mangel an Elektronen ist und an der Wasserstoffseite reichlich davon vorhanden ist. Und die Wasserstoffionen wandern durch den Elektrolyten und die Elektronen durch eine elektrische Verbindung in der man noch einen Verbraucher, wie z.B. einen Motor einbaut. Und dadurch, dass die Elektronen durch diese Verbindung zu den Sauerstoffatomen "sausen" entsteht ein elektrischer Strom.

Jetzt sind die Wasserstoffatome, die Elektronen und die Wasserstoffionen zusammen auf einer Seite. Und die ganzen Teile reagieren zusammen zum einzigen Abfallprodukt Wasser (H₂0).

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