So funktionieren Brennstoffzellen Heizgeräte

Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (Quelle: Initiaitive Brennstoffzelle)

Ähnlich Blockheizkraftwerken produzieren Brennstoffzellen Strom und Wärme. Die Energie wird jedoch nicht mechanisch, sondern elektrochemisch umgewandelt. Damit geht eine weitere Steigerung der Effizienz einher. Die Marktreife von Brennstoffzellen-Heizgeräte wird in den nächsten Jahren erwartet.
Brennstoffzellen-Heizgeräte werden derzeit in Praxistests erprobt. Eine Animation informiert über diese Technologie.

Brennstoffzellen-Heizgeräte machen sich ein sehr simples Prinzip zunutze, das fast jeder aus dem Chemie-Unterricht in der Schule kennt: Die Elektrolyse – nur auf umgekehrte Weise. Denn Wasserstoff hat die natürliche Eigenschaft, von sich aus zusammen mit Sauerstoff wieder zu Wasser reagieren zu wollen.

Unter kontrollierten Bedingungen kommt es ohne externe Energiezufuhr zu einer „Knallgasreaktion“. Dieser Vorgang wird als „kalte Verbrennung“ bezeichnet. Hierbei entsteht elektrische Energie und Wärme.

So funktioniert die Brennstoffzelle:

Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden – der Anode (Minuspol) und der Kathode (Pluspol). Sie sind getrennt durch den Elektrolyt mit einer festen, ionendurchlässigen Membran. Jede der Elektroden ist mit einem Katalysator beschichtet, z. B. Nickel oder Platin. Nachdem Wasserstoff der Anode zugeführt wurde, teilt er sich in Elektronen und Protonen.

Die freien Elektronen werden als brauchbarer elektrischer Strom durch den äußeren Kreislauf genutzt. Die Protonen breiten sich durch den Elektrolyt zur Kathode aus. An der Kathode verbindet sich der Sauerstoff aus der Luft mit Elektronen aus dem äußeren Kreislauf und Protonen. Gemeinsam ergeben sie Wasser und Wärme.

Zwischen Kathode und Anode kann sich nun eine Spannung aufbauen. Verbindet man beide Elektroden miteinander, fließen die Elektronen von der Anode zur Kathode und liefern so Antriebsenergie. Die Reaktionswärme kann zusätzlich zum Heizen genutzt werden. Wasserstoff kann direkt zugeführt werden oder auch Erdgas mit einem vorgeschalteten Reformer.