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Einordnung der Brennstoffzelle

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Die Einordnung der Brennstoffzelle

Ihre Die Gewinnung von elektrischer Energie aus chemischen Energieträgern erfolgt heute zumeist durch Verbrennung und Nutzung der entstehenden heißen Gase in einer Wärmekraftmaschine, welche einen Generator antreibt.

Das geschieht durch die Umwandlung der thermischen Energie in mechanische Arbeit. Die Brennstoffzelle ist geeignet, die Umformung ohne die Umwandlung in Wärme und Kraft zu erreichen und damit potenziell effizienter zu sein.

 

Fuel Cell - Nasa



Unter dem Aspekt der Thermodynamik stellt sie somit eine Verbrennungskraftmaschine (VKM) dar, die chemische Energie in elektrische Energie umwandelt, wobei diese genauso wie mechanische Arbeit einen Exergieanteil von 100 % hat. Der Energiewirkungsgrad von Brennstoffzellen ist durch die Enthalpie bestimmt, ihr Exergiewirkungsgrad durch die freie Enthalpie der chemischen Reaktion. Er kann besser werden als der Exergiewirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen (WKM), deren prinzipielle Grenze der Carnot-Wirkungsgrad ist. In der Praxis sind die bisher von Brennstoffzellen erzielten Wirkungsgrade deutlich höher als die von Otto- oder Dieselmotoren, aber nicht wesentlich besser als die von modernen Gasturbinen, die mit höheren Temperaturen operieren.

Besonders intensiv erforscht ist die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. Wasserstoff kommt in der Natur nur in gebundener Form vor und muss daher erst erzeugt werden, wobei hohe Energieverluste entstehen.

Brennstoffzellen werden bereits als Energiewandler in der Raumfahrt (Apollo, Space Shuttle) und für U-Boot-Antriebe verwendet.

Die häufig diskutierte Verdrängung des Verbrennungsmotors als Automobilantrieb durch Brennstoffzellentechnologie ist derzeit (Stand 2009) kaum erkennbar (siehe Mobiler Einsatz). Außerdem kämen hierfür auch andere Alternativen in Frage.

 

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