Brennstoffzellen
Ein sauberer Energiespender, der nur Wasserstoff schluckt und statt Abgasen Wasserdampf freisetzt – darauf haben nicht nur Umweltschützer und Gesundheitsapostel gewartet. Die Brennstoffzelle wandelt die chemische Energie ihres Treibstoffs nicht durch Verbrennung zu Wärme, sondern durch elektrochemische Prozesse direkt in elektrischen Strom. Sie arbeitet dabei geräuschlos und erreicht einen Wirkungsgrad von bis zu 60 Prozent.
Möglich wird das durch die Strukturierung der Zellen in winzige Kammern, in denen die Wasserstoffmoleküle des Treibstoffs und Sauerstoffmoleküle aus der Luft nur kontrolliert aufeinandertreffen und Elektronen austauschen. Der jeweilige Elektrolyt in der Zelle bestimmt die Arbeitstemperatur und damit den Typus: Nieder-, Mittel- und Hochtemperaturbrennstoffzellen. Neben reinem Wasserstoff gehören auch wasserstoffreiche Energieträger wie Methangas oder der Alkohol Methanol zu den möglichen Treibstoffen.
Durch ihren hohen Wirkungsgrad eignen sich Brennstoffzellen als Groß- und Kleinkraftwerke zur Stromerzeugung. Doch vor allem macht sie ihr geringes Gewicht zu idealen Kandidaten im mobilen Einsatz: U-Boot- und Raumfahrttechnik hat sie schon entdeckt, ebenso die Kraftfahrzeugindustrie, und erste Anwendungen für tragbare Computer und andere Kleingeräte sind in der Entwicklung. Neue Entwicklungen der Technologie und der eingesetzten Materialien versprechen weitere Leistungssteigerung und sinkende Kosten.
Sanfte Verbrennung
Manchmal gibt es Entwicklungen, an denen alles stimmt, wie bei den Brennstoffzellen. In Brennstoffzellen vereinen sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser, wobei Elektronen vom Wasserstoff zum Sauerstoff übergehen. Aus der Schule ist diese Reaktion als „Knallgasexplosion“ bekannt, bei der sich die frei werdende Energie mit einem gewaltigen Rrumms entlädt. In der Brennstoffzelle lässt eine spezielle Membran Sauerstoff und Wasserstoff nur gemächlich miteinander reagieren. Zugleich werden die auszutauschenden Elektronen in einen äußeren Kreislauf gelenkt, wo sie als elektrischer Strom sinnvolle Arbeit verrichten. Und das ganz ohne die für Explosionsmotoren üblichen Begleiterscheinungen wie Lärm und Gestank oder, bei Batterien, schwache Kapazitäten und langwieriges Aufladen. Für den schnell wachsenden Markt der mobilen Kleinverbraucher wie Kameras, Laptops, aber auch Rasenmäher oder Elektrofahrräder darf die Einführung der Brennstoffzelle als gewiss gelten, dann aber ist das Hochskalieren auf die automobilen Bedürfnisse auch nur eine Frage der Zeit. Der große Vorteil von Brennstoffzellen ist nämlich, dass sie im großen wie im kleinen Maßstab ähnlich effizient sind.