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Brennstoffzelle

Bei der Brennstoffzelle handelt es sich um einen Energiewandler (eine galvanische Zelle), welcher chemische Energie in elektrische Energie umwandelt.

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Für die Umwandlung der chemischen Energie wird einer Brennstoffzelle kontinuierlich Brennstoff zugeführt, welcher mit einem Oxidationsmittel, in der Regel Sauerstoff, reagiert. Als Produkt der Reaktion entstehen Strom, Wasser und Wärme. Im Gebäudebereich wird die Brennstoffzelle als Wärmeerzeugungsanlage eingesetzt. Die elektrochemische Reaktion wird auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet.¹⁾
Brennstoffzellen können entweder mit reinem Wasserstoff oder mit einer Reihe von Wasserstoffverbindungen, etwa mit Erdgas, Biogas, Methanol oder Benzin betrieben werden. Diese Stoffe müssen aber in einem vorgeschalteten "Reformer" erst chemisch aufbereitet werden. Dabei entstehen chemische Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten und bei der Verbrennung zu Kohlendioxid zum Treibhauseffekt beitragen. Umweltfreundlich ist die Brennstoffzelle deshalb nur, wenn sie mit reinem Wasserstoff betrieben wird. Der benötigte Wasserstoff muss allerdings zuvor mit hohem Energieaufwand erzeugt werden. Idealerweise wird der Wasserstoff mit regenerativen Energien durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt, was aktuell noch sehr teuer ist. Deshalb wird der in Brennstoffzellen eingesetzte Wasserstoff heute überwiegend aus fossilem Erdgas gewonnen. Wasserstoff wird als komprimiertes Gas (GH2) oder als Flüssigwasserstoff (LH2) bei tiefen Temperaturen zum Endverbraucher transportiert. Für ein flächendeckendes Netz einer Wasserstoffwirtschaft muss die nötige Infrastruktur entwickelt und ausgebaut werden (Pipelines, Hochdruck-Gasflaschen, Wasserstofftankstellen).²⁾

Quellen:

1. Modul 2 Gebäude, Wissenschaftliche Begleitforschung Energiewendebauen
2. LEIFIphysik: Brennstoffzelle