Niedertemperatur-Brennstoffzellen

Direkte Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff

Die Verringerung des Ausstoßes von CO2, Stickoxiden und Feinstaub ist eine der wichtigsten Herausforderungen der zukünftigen Mobilität. Wasserstoff als Energieträger statt herkömmlicher kohlenstoffbasierter Brenn- und Treibstoffe für Mobilität, Heizung und Industrie hat das Potenzial, eine emissionsfreie Elektrizitätserzeugung zu ermöglichen.

Eine deutschland- oder europaweite Wasserstoffwirtschaft könnte zum größten Teil auf erneuerbaren Energien beruhen und gleichzeitig ein umgerüstetes Erdgasnetz als weitere Verteilungsinfrastruktur nutzen. Neben der Verbesserung der Luft- und Lebensqualität kann Wasserstofftechnologie auch die elektrischen Netze stabilisieren und die naturgegebenen Schwankungen der Wind- und Solarenergie ausgleichen: Elektrolyseure wandeln sehr dynamisch fluktuierende Stromerzeugung in Wasserstoff um, Brennstoffzellen erzeugen im Bedarfsfall aus dem Wasserstoff wieder Strom.

Niedertemperatur-Brennstoffzellen finden wegen ihrer Kompaktheit und ihres vergleichsweise niedrigen Gewichts vor allem Anwendung im mobilen Sektor, seien es der Individualverkehr, der öffentliche Personenverkehr, Lieferdienstleistungen für die „letzte Meile“ vor der Haustür oder Anwendungsnischen wie der Flughafen-Vorfeld-Verkehr – überall dort, wo die Anhäufung von Emissionen aus fossilen Energieträgern die Luftqualität besonders beeinträchtigt. Für stationäre Anwendungen in Gebäuden und Wohnungen bieten sich andere, keramikbasierte Technologien an, die neben der sauberen elektrischen Energie durch Kraft-Wärme-Kopplung auch Warmwasser bereitstellen.

Welche Gefahr geht dabei vom Wasserstoff aus? Zusammen mit Sauerstoff oder Luft kann Wasserstoff ein explosives Gemisch bilden, das Knallgas. Ein Tankvorgang funktioniert aber eher ähnlich wie beim Flüssiggastanken, wodurch die Knallgasmischung vermieden wird. Und aktuelle Wasserstofftanks werden aus hochfestem KohlefaserKomposit-Werkstoff gefertigt, wodurch diese selbst dem Überfahren mit einem Lkw und sogar einem Beschuss mit Feuerwaffen widerstehen.

Eingebunden in ein internationales Netzwerk forscht das Institut für Technische Thermodynamik des DLR an Niedertemperatur-Brennstoffzellen, beginnend vom Material über Fertigungstechnik, Analytik und Betriebsführung bis hin zum fertigen System.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Kaspar Andreas Friedrich E-Mail: andreas.friedrich@dlr.de · DLR.de

DLR Stuttgart Versuchsaufbau zur Erforschung verschiedener Komponenten von Brennstoffzellen