{{Zitat|Jules Verne|Ich glaube, dass Wasser eines Tages als Brennstoff genutzt wird. Wasser, in seine Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, wird zur unerschöpflichen Energiequelle werden.}}{{navi|Treibhauseffekt|Elektrolyse}}
== Zukunftstechnik Brennstoffzelle? ==
Bereits im Jahre 1839 wurde der Grundstein für die heutige Brennstoffzellentechnik gelegt. Doch die zivile Nutzung der Brennstoffzelle wurde erst in den letzten Jahren interessant, da sie hinsichtlich des '''[[Treibhauseffekt]]es''' eine umweltfreundliche Alternative zur Stromerzeugung aus [[fossile Brennstoffe|fossilen Brennstoffen]] wie [[Erdöl]] darstellt.
Ihre === Vorteile sindder Brennstoffzelle ===[[Bild:Xco2.gif|right]]* Die Brennstoffzelle ist in Bezug auf [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]] [[Emission|emissionsfrei]].* Der [[Wasserstoff]] als Brennstoff ist aus Wasser herstellbar, das sozusagen unbegrenzt zur Verfügung steht.* Als Endprodukt entsteht wieder wiederum nur Wasser.* Die Brennstoffzelle arbeitet geräuschlos und emissionsfrei.* Es gibt hier erfolgt eine direkte Umwandlung chemischer [[Energie]] in elektrische [[Energie]], ohne Umwege über [[Wärme]]- und mechanische [[Energie]].
* Die Brennstoffzelle unterliegt keinem mechanischen Verschleiß, da in der Zelle keine beweglichen Teile zum Einsatz kommen.
* Der reine elektrische [[Wirkungsgrad]] kann bis zu 60 % betragen.* Die Brennstoffzelle benötigt keine Ladezeiten. Bei Zufuhr von [[Wasserstoff]] und [[Sauerstoff]] liefert sie sofort eine [[Spannung]].
Ihr === Nachteil:===* Der [[Wasserstoff]] als Brennstoff muss erst unter Energieaufwand erzeugt werden und ist damit kein auf der Erde vorhandener Primärenergieträger.
== Aufbau und Funktion der PEM-Brennstoffzelle =={| |[[Bild:PEM-Brennstoffzelle.jpg|thumb|400px|PEM-Brennstoffzelle]] | [[Bild:FuelCellAnimation.gif]] |}Brennstoffzellen sind einfach aufgebaut, die eigentliche Zelle besteht aus drei übereinander liegenden Schichten: zwei gasführende Platten-Elektroden aus [[Platin]] und ein dazwischen liegender Feststoff-Elektrolyt, der Protonen-Austausch-Membran (PEM).
Brennstoffzellen sind sehr einfach aufgebaut. Die eigentliche Zelle besteht aus drei übereinander liegenden Schichten: Zwei gasführende Platten-Elektroden aus Das [[Platin]] als Elektrodenmaterial wirkt gleichzeitig als [[Katalysator]] und ein dazwischen liegender Feststoff-Elektrolyt. ermöglicht die folgenden elektrochemischen Vorgänge:
Da eine einzelne Zelle nur eine sehr geringe Spannung erzeugt=== [[Anode]]/Minuspol ===* [[Wasserstoff]] wird unter Abgabe von [[Elektron]]en in [[Wasserstoff]]-[[Ionen]], werden je nach benötigter Spannung einzelne Zellen also [[Reihenschaltung|in Reihe geschaltetProton]]en gespalten (Elektronenabgabe, d[[Oxidation]]). h. aufeinander gestapelt. Solch * Verbindet man die beiden Elektroden über einen elektrischen Verbraucher, so wandern die Elektronen durch diesen äußeren [[Stromkreis]] von der [[Anode]] zur [[Kathode]]: Es fließt ein Stapel nennt sich "Stack"nutzbarer, elektrischer Strom:<br />2[[Wasserstoff|H<sub>2</sub>]] [[Bild:Pt-Pfeil.gif]] 4H<sup>+</sup> + 4e<sup>–</sup> (Elektronenabgabe, [[Oxidation]])
http:=== [[Kathode]]/Pluspol ===* Die über den äußeren Stromkreis zugeführten Elektronen reduzieren den [[Sauerstoff]] (Elektronenaufnahme, [[Reduktion]]), zeitgleich wandern die H<sup>+</www.innovationsup>-brennstoffzelle.de[[Ionen]] durch die für sie durchlässige Membran zur [[Kathode]], es bildet sich Wasser:<br />4H<sup>+</bzellesup> + [[Sauerstoff|O<sub>2</imgsub>]] + 4e<sup>–</bzelle2.gif httpsup> [[Bild://www.innovationPt-brennstoffzellePfeil.de/bzelle/imggif]] 2[[Wasser|H<sub>2</stack.gifStacksub>O]] (Elektronenaufnahme, [[Reduktion]])
== Aufbau und Funktion der PEM-Brennstoffzelle = Stacks ==={| |Da eine einzelne Zelle nur eine sehr geringe Spannung erzeugt, werden je nach benötigter Spannung einzelne Zellen [[Bild:PEM-Brennstoffzelle.jpgReihenschaltung|thumb|400px|PEM-Brennstoffzellein Reihe geschaltet]] | http://www, d.h-tec.com/education/downloads/graphic_animation/FuelCellAnimationaufeinander gestapelt.gif |}Das [[Platin]] als Elektrodenmaterial wirkt gleichzeitig als [[Katalysator]] und ermöglicht den folgenden elektrochemischen Vorgang: Befindet Solch ein Stapel nennt sich an "Stack". Die Gesamtspannung des Stacks ist die Summe der [[Anode]] [[Wasserstoff]] und an Teilspamnnungen der [[Kathode]] [[Sauerstoff]], wird ein [[Wasserstoff]]molekül unter Abgabe von Elektronen in [[Wasserstoff]]atome gespalten. Die entstehenden [[Wasserstoff]]-[[Ionen]] (H<sup>+</sup>) wandern durch den für sie durchlässigen Elektrolyten zur [[Kathode]] und oxidieren mit [[Sauerstoff]] zu Wassereinzelnen Brennstoffzellen.
Verbindet man nun die beiden Elektroden mit einem elektrischen Leiter, so wandern die Elektronen durch diesen von der [[Anode]] zur [[Kathode]]http: es fließt ein nutzbarer, elektrischer Strom//www.innovation-brennstoffzelle.* [[Anode]]de/bzelle/Minuspol: 2[[Wasserstoff|H<sub>2<img/sub>]] [[Bild:Pfeilbzelle2.gif]] 4H<sup>+<http:/sup> + 4e<sup>–</sup>* [[Kathode]]/Pluspol: 4H<sup>+<www.innovation-brennstoffzelle.de/sup> + [[Sauerstoff|O<sub>2<bzelle/sub>]] + 4e<sup>–<img/sup> [[Bild:Pfeilstack.gif]] 2[[Wasser|H<sub>2</sub>O]]'''Stack'''
== Modell Wasserstofftechnologie ==
[[Bild:H-Modell.gif|thumb|left|799px|Modellanlage Wasserstofftechnologie mit Brennstoffzelle<br>Skizze: Miriam de la Cruz, FOS-G]]
{|
|http[[Bild://www.h-tec.com/education/images/products/1908_1Modell Wasserstofftechnologie.jpg]] |Die PEM-Brennstoffzelle ist das "Herzstück" unserer '''[[Modell]]anlage zur Veranschaulichung von [[Wasserstoff]]technologie''' in [http://wwwRaum E 26.bbs-winsen.de/bbs_dt/bbs-tour/eg/e26.html E26] Aufbau und Funktion findest Du auf der [http://www.h-tec.com/education/ger/?onload=dmlldygndGVjaG5vbG9neScpOwptYXVzKCk7CnNjaHJpZnQoJ2NfdGVjaG5vbG9neV9yZW5ld2FibGVlbmVyZ3knKTsK&content=technologie_brennstoffzelle {{c}} Herstellerseite von H-Tec] eingehend erläutert.*[[Media:Brennstoffzelle AB.pdf|Arbeitsblatt zum Brennstoffzellen-Modell]]*[[Media:BrennstoffzelleBedienung.pdf|Bedienungsanleitung als PDF-Datei]]
|}
== Anwendungsbeispiele ===== Brennstoffzellen in der Fahrzeugtechnik ===
Wissenschaftler und Ingenieure entwickelten zu Beginn der 90er Jahre verschiedene neue Konzepte und Technologien, mit denen es gelang, die Leistungsfähigkeit kontinuierlich zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken. Inzwischen reichen die Einsatzmöglichkeiten bishin zu Fahrzeugantrieben mit mehreren 100 kW [[Leistung]].
http[[Bild://www.hh2wasserstoff.de/_ZopeId/32200284A2Vh1YIVchE/CUTE/HH2/HH2_in_Hamburg/Fuel_Cell_Bus/index_html/HH2/HH2_in_Hamburg/Fuel_Cell_Bus/FuelCellBus_361Citaro.jpg]]<br>Bus der Hamburger Hochbahn mit Brennstoffzellenantrieb (DaimlerChrysler).
*[[Brennstoffzelle: Prüfen und Instandsetzung]] ([[:Kategorie:Fahrzeugtechnik|Fahrzeugtechnik]])
'''Weitere Informationen als PDF-Dateien zum Download:'''
* [[Media:H-2 Bus.pdf|CITARO mit Brennstoffzellenantrieb]]
* [[Media:H-2BusFACTS.pdf|Daten u. Fakten zum CITARO-Bus]]
* [[Media:H-2 TankFACTS.pdf|Technische Daten der Tankstelle]]
* [[Media:H-2tankstelle.pdf|Allgemeines zur Tankstelle]]
[[Bild:BZHneu_190.jpg|thumb|Brennstoffzellen-Heizgerät der Fa. Vaillant|95px]]
=== Brennstoffzellen in der Haustechnik ===Die Firma Vaillant entwickelt hat ein Brennstoffzellen-Heizgerät (BZH)entwickelt, das bis zu 50% weniger [[Kohlendioxid|CO<sub>2</sub>]] erzeugt und etwa 25% weniger Primärenergie benötigt, um im Vergleich zu heutiger Technik die gleiche Menge an Heizwärme und elektrischem Strom in einem Mehrfamilienhaus bereitzustellen. Ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz bei wirtschaftlicher Verwendung wertvoller Ressourcen.
== Weiter gehende Infos zum Thema Alkalische Brennstoffzelle ==Referat über die alkalische Brennstoffzelle (AFC - alkaline fuel cell): *[http[Media://wwwDie_alkalische_Brennstoffzelle.hh2wasserstoff.de Das Hamburger Wasserstoffprojekt HH<sub>2</sub>pdf|Alkalische Brennstoffzelle] mit [http://www.hh2wasserstoff.de/_ZopeId/82701034A2s7EYx2YYg/CUTE/HH2/Schulmaterialien umfangreichem Zusatzmaterial] (VideoPDF-DokumentationDatei, [http://6 MB) {{AB}}{{cb|-|164|273}}{{www.hh2wasserstoff.de/CUTE/HH2/Schulmaterialien/HH2_Gesamtordner.pdf Arbeitsblätter, Folien, Übungsaufgaben])}}{{blume|fc}}
