Grundlagen der Brennstoffzelle

Ein historischer Rückblick

Im Jahr 1839 beschrieb der Engländer Sir William Robert Grove die kalte Verbrennung - das Grundprinzip der Brennstoffzelle. Aufgrund fehlender Technologien und dem Bau des ersten praktisch verwendbaren Generator durch Werner von Siemens geriet die Brennstoffzelle jedoch wieder in Vergessenheit.

Der Schweizer Christian Friedrich Schönbein erstellte 1838 eine einfache Brennstoffzelle, indem er zwei Platindrähte in Salzsäure mit Wasserstoff bzw. Sauerstoff umspülte und zwischen den Drähten eine elektrische Spannung bemerkte. Ein Jahr später veröffentlichte er diese Ergebnisse.

Angeregt durch die Arbeiten von Christian Friedrich Schönbein, führte William Robert Grove 1839 an der Royal Institution of South Wales seine ersten Experimente zur Brennstoffzelle durch. Bei seinen Experimenten entwickelte er auch das Grovesche Element, eine galvanischen Zelle, die aus einer Zink- und einer Platin-Halbzelle besteht, eine heute nicht mehr gebräuchliche Nassbatterie.

Ebenso experimentierte er mit der galvanischen Gasbatterie. Um mit der sogenannten kalten Verbrennung Strom zu erzeugen. Seine Gasbatterie bestand aus zwei Platinelektroden, die in Schwefelsäure getaucht war, welche mit den Gasen Wasserstoff und Sauerstoff umspült wurden. 1842 baute er eine Batterie, bestehend aus mehreren galvanischen Wasserstoff-Sauerstoff-Elementen. Zu einem praktischen Einsatz der Gasbatterie kam es nicht, da die messbare Leistung zu niedrig war.

Galvanischen Gasbatterie

Erst in den 60’er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde die Brennstoffzelle im Zuge der Entwicklung der Raumfahrt wieder interessant. So wurde erstmals für das Gemini-Weltraumprogramm eine Stromversorgung auf Basis von Brennstoffzellen genutzt. Die Preise für ein solches System waren damals jedoch noch astronomisch.

Doch trotz dieser Kosten sind die Vorteile der Brennstoffzelle nicht von der Hand zu weisen. So besitzt sie mit 60 - 70 % einen deutlich höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Kraftwerkstechnologien und ihre Schadstoffemissionen sind um Dimensionen geringer oder gleich null.