Brennstoffzellenstacks
Ein Brennstoffzellen-Stack ist das Herzstück eines wasserstoffbasierten Antriebs- oder Energiesystems. Hier erfahren Sie kompakt und verständlich, wie diese Technologie funktioniert.
Was ist ein Brennstoffzellen-Stack? Ein einzelnes Brennstoffzellen-Element erzeugt nur eine geringe elektrische Spannung (weniger als 1 Volt). Um leistungsstarke Anwendungen wie Elektroautos, Busse oder stationäre Industrieanlagen anzutreiben, werden viele dieser Einzelzellen übereinandergeschichtet und in Reihe geschaltet. Diesen Stapel nennt man Stack (englisch für Stapel). Je mehr Zellen kombiniert werden, desto höher ist die Gesamtleistung des Systems.
Der Aufbau einer Einzelzelle
Jede Zelle im Stack besteht aus drei Hauptkomponenten:
Anode (Minuspol): Hier wird Wasserstoff (𝐻2) zugeführt.
Kathode (Pluspol): Hier strömt Sauerstoff (𝑂2) aus der Umgebungsluft ein.
Elektrolyt-Membran: Sie liegt wie eine hauchdünne Trennschicht zwischen Anode und Kathode und lässt nur Protonen durch.
So funktioniert die Stromerzeugung
Im Stack findet eine elektrochemische Reaktion statt, die sogenannte kalte Verbrennung:
- Der Wasserstoff wird an der Anode in Protonen und Elektronen gespalten.
- Die Protonen wandern durch die Membran zur Kathodenseite.
- Die Elektronen müssen einen Umweg über einen äußeren Stromkreis nehmen – dieser fließende Strom treibt den Elektromotor oder die Anlage an.
- An der Kathode verbinden sich Protonen, Elektronen und Sauerstoff zu reinem Wasser
Die Vorteile auf einen Blick
- Emissionsfrei: Als Abfallprodukt entsteht lediglich Wasserdampf und Wärme.
- Hohe Effizienz: Brennstoffzellen wandeln chemische Energie direkt in Strom um, was sie effizienter macht als Verbrennungsmotoren.
- Skalierbarkeit: Durch die Anzahl der Zellen im Stack lässt sich die Leistung präzise an den Bedarf anpassen – vom Einfamilienhaus bis zum schweren Lkw.