Die Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle wandelt die Energie einer Reaktion direkt in elektrische Energie um. Sie nutzt die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff. Es ist die Umkehrung der Wasser-Elektrolyse. Am Minuspol strömt Wasserstoff ein. Dort gibt er Elektronen ab: H₂ → 2 H⁺ + 2 e⁻. Das ist eine Oxidation. Die H⁺-Ionen wandern durch eine Membran zum Pluspol. Sie lässt nur diese Ionen durch. Die Elektronen können nicht durch die Membran. Sie fließen durch den Verbraucher zum Pluspol. Am Pluspol strömt Sauerstoff aus der Luft ein. Er nimmt die Elektronen auf und reagiert mit den H⁺-Ionen: O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂O. Das ist eine Reduktion. Gesamtgleichung: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. Als Produkt entsteht nur Wasser. Anders als in der Batterie sind die Stoffe nicht im Gehäuse eingeschlossen. Man führt sie von außen zu. Darum liefert die Zelle Strom, solange Wasserstoff und Sauerstoff nachströmen. Eine Zelle liefert nur etwa 0,7 V. Darum schaltet man viele Zellen zu einem Stapel hintereinander. Wasserstoff gilt als sauber, wenn er mit Strom aus erneuerbaren Quellen durch Elektrolyse hergestellt wird. Stammt er aus Erdgas, entsteht bei der Herstellung Kohlenstoffdioxid. Wasserstoff ist brennbar und bildet mit Luft ein Knallgas. Darum braucht man sichere Tanks und Leitungen.