Brennstoffzellen im Pkw schon rentabel?

Bis vor kurzem war die Brennstoffzellentechnologie nur für nicht-kommerzielle Anwendungen verfügbar. Es wurde zum Beispiel bei Weltraumflügen eingesetzt, und die enormen Kosten für die Erzeugung von 1 kW Energie schlossen eine Verwendung in größerem Maßstab praktisch aus. Die von William Grove entworfene Erfindung fand jedoch schließlich breite Anwendung. Lesen Sie mehr über Wasserstoffzellen und sehen Sie, ob Sie sich ein Auto mit einem solchen Kraftpaket leisten können!

Was ist eine Brennstoffzelle?

Es besteht aus zwei Elektroden (negative Anode und positive Kathode), die durch eine Polymermembran getrennt sind. Zellen müssen aus dem ihnen zugeführten Brennstoff Strom erzeugen. Wichtig ist, dass sie im Gegensatz zu herkömmlichen Batteriezellen nicht vorab mit Strom versorgt werden müssen und die Brennstoffzelle selbst nicht aufgeladen werden muss. Es geht darum, ihn mit Brennstoff zu versorgen, der bei den in Rede stehenden Geräten aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht.

Brennstoffzellen - Systemdesign

Brennstoffzellenfahrzeuge benötigen Wasserstofftanks. Von ihnen gelangt dieses Element in die Elektroden, wo Strom erzeugt wird. Das System ist in der Regel auch mit einer Zentraleinheit mit Konverter ausgestattet. Er wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, der zum Antrieb eines Elektromotors genutzt werden kann. Er ist das Herzstück des Autos und bezieht seine Kraft aus den aktuellen Aggregaten.

Brennstoffzellen und Funktionsprinzip

Damit eine Brennstoffzelle Strom erzeugt, ist eine chemische Reaktion notwendig. Dazu werden den Elektroden Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle aus der Atmosphäre zugeführt. Der an der Anode abgegebene Wasserstoff ist die Ursache für die Entstehung von Elektronen und Protonen. Sauerstoff aus der Atmosphäre tritt in die Kathode ein und reagiert mit Elektronen. Die semipermeable Polymermembran liefert positive Wasserstoffprotonen an die Kathode. Dort verbinden sie sich mit Anionen von Oxiden, was zur Bildung von Wasser führt. Andererseits durchlaufen die an der Anode vorhandenen Elektronen den Stromkreis, um Strom zu erzeugen.

Brennstoffzelle - Anwendung

Außerhalb der Automobilindustrie hat die Brennstoffzelle viele Anwendungen. Es kann als Stromquelle an Orten ohne freien Zugang zum Stromnetz verwendet werden. Außerdem funktionieren Zellen dieses Typs gut in U-Booten oder Raumstationen, wo es keinen Zugang zu atmosphärischer Luft gibt. Darüber hinaus treiben Brennstoffzellen mobile Roboter, Haushaltsgeräte und Notstromsysteme an.

Brennstoffzellen - Vor- und Nachteile der Technik

Was sind die Vorteile einer Brennstoffzelle? Es liefert saubere Energie ohne negative Auswirkungen auf die Umwelt. Bei der Reaktion entstehen Strom und Wasser (meist in Form von Dampf). Zudem tritt in Notsituationen, beispielsweise bei einer Explosion oder beim Öffnen eines Tanks, Wasserstoff aufgrund seiner geringen Masse senkrecht aus und verbrennt in einer schmalen Feuersäule. Auch beim Wirkungsgrad glänzt die Brennstoffzelle mit Ergebnissen im Bereich von 40-60 %. Dies ist ein für Brennkammern unerreichbares Niveau, und wir erinnern uns, dass diese Parameter noch verbessert werden können.

Wasserstoffelement und seine Nachteile

Nun ein paar Worte zu den Mängeln dieser Lösung. Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde, aber es bildet sehr leicht Verbindungen mit anderen Elementen. Es ist nicht einfach in seiner reinen Form zu gewinnen und erfordert ein spezielles technologisches Verfahren. Und dieser ist (zumindest im Moment) sehr teuer. Bei einer Wasserstoff-Brennstoffzelle ist der Preis leider nicht ermutigend. Sie können 1 Kilometer sogar 5-6 Mal mehr fahren als mit einem Elektromotor. Das zweite Problem ist die fehlende Infrastruktur zur Wasserstoffbetankung.

Brennstoffzellenfahrzeuge - Beispiele

Apropos Autos, hier sind einige Modelle, die erfolgreich mit Brennstoffzellen betrieben werden. Eines der beliebtesten Brennstoffzellenfahrzeuge ist der Toyota Mirai. Dies ist eine Maschine mit Tanks mit einem Fassungsvermögen von mehr als 140 Litern. Es ist mit zusätzlichen Batterien ausgestattet, um Energie bei gemächlicher Fahrt zu speichern. Der Hersteller behauptet, dass dieses Toyota-Modell 700 Kilometer an einer Tankstelle fahren kann. Mirai hat eine Leistung von 182 PS.

Andere Brennstoffzellenfahrzeuge, die zur Stromerzeugung benötigt werden, sind:

• Lexus LF-FC;
• Honda FCX Klarheit;
• Nissan X-Trail FCV (Brennstoffzellenfahrzeug);
• Toyota FCHV (Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug);
• Brennstoffzelle Hyundai ix35;
• Brennstoffzellen-Elektrobus Ursus City Smile.

Hat die Wasserstoffzelle eine Chance, sich in der Automobilindustrie zu bewähren? Die Technologie zur Stromerzeugung aus Brennstoffzellen ist nicht neu. Es ist jedoch schwierig, es bei Personenkraftwagen ohne ein billiges technologisches Verfahren zur Gewinnung von reinem Wasserstoff bekannt zu machen. Selbst wenn Brennstoffzellenfahrzeuge an die breite Öffentlichkeit verkauft werden, können sie in Bezug auf die Kosteneffizienz für den durchschnittlichen Fahrer immer noch hinterherhinken. Daher scheinen traditionelle Elektrofahrzeuge immer noch die interessanteste Option zu sein.