Brennstoffzelle: Prüfen und Instandsetzung
Inhaltsverzeichnis
Die 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.
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.
Der Aufbau
Brennstoffzellen sind sehr einfach aufgebaut. Die eigentliche Zelle besteht aus drei übereinander liegenden Schichten: Zwei gasfürenden Platten und einem dazwischen liegenden Elektrolyten.
Die gasfürende erste Schicht ist die Anode, die zweite ein Elektrolyt und die dritte Schichte bildet die Kathode. Anode und Kathode dienen als Katalysator. Die mittlere Schicht besteht aus einer Trägerstruktur, die den Elektrolyten in sich aufnimmt. Da eine einzelne Zelle nur eine sehr geringe Spannung erzeugt, werden je nach benötigter Spannung einzelne Zellen in Reihe geschaltet, d.h. aufeinander gestapelt. Solch ein Stapel nennt sich "Stack".
Grün: Anode Orange: Elektrolyt Blau: Kathode
Stack
Funktion
Befindet sich an der Anode Wasserstoff und an der Kathode Sauerstoff, läuft folgender Vorgang ab: Ein Wasserstoffmolekül wird unter Abgabe von Elektronen in zwei Wasserstoffatome gespalten. Die entstehendenen Wasserstoff-Ionen (H+) wandern durch den für sie durchlässigen Elektrolyten zur Kathode und oxidieren mit Sauerstoff zu Wasser.
Damit Wasser entstehen kann, werden jene Elektronen benötigt, die vorher an der Anode abgegeben wurden. Der Elektolyt stellt aber einen Isolator dar, durch den sich die Elektronen nicht bewegen können.
Verbindet man nun die beiden Elektroden mit einem elektrischen Leiter, so wandern die Elektronen durch diesen von der Anode zur Kathode: es fließt ein nutzbarer, elektrischer Strom.
Wartung
Die Brennstoffzelle muss selber nicht gewartet werden, man sollte nur :
1. Einmal im Monat das Wasser wechseln
2. Zur äußerlichen Reinigung des Gerätes sind feuchte Brillentücher gut
Prüfen
Die Brennstoffzelle wird wie ein Akkumulator mit einem Voltmeter geprüft. Auf der Brennstoffzelle ist die Spannung angegeben, die sie im Idialfall haben sollte. Die Stromstärke darf nicht zu weit sinken da die Brennstoffzelle sonst keine (kaum) noch eine Funktion hat.
Instandsetzung
Die Reparatur einer Brennstoffzelle ist relativ einfach aber sehr zeitaufwendig. Es können entweder die Platten, oder die einzelden verbindungen kaputt gehen. Das heißt endweder muss man eine Platte wechseln oder ein Kabel. Ist eine Platte defekt, so muss man erst einmal prüfen, welche die defekte ist. Dies ist zeitaufwendig, da es meist über 200 Platten verwendet werden. Dies macht aber auch denn Entwicklern Schwierigkeiten da die Reparatur zu lange dauern würde. Sie sind aber dabei, eine Brennstoffzelle fürs KFZ zu entwickeln, welche schneller zu reparieren und übersichtlicher ist.
Fragen
1. In welchem Zeitabstand braucht die Brennstoffzelle eine Wartung?
2. Wie Prüft man die Brennstoffzelle?
3. Wie ist die Brennstoffzelle aufgebaut?
4. Wie nennt man es, wenn die Zellen auf einander gestapelt sind?
