Brennstoffzellen im Auto
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© stu 2011/10/17 (last update)

Verbrennung von Wasserstoff

Ursprünglich versuchte man, Wasserstoff als alternativen Treibstoff in PKW zu verbrennen. Dabei gab es folgende Probleme
- Der brennbare gasförmige Wasserstoff kann nur unter großem technischen Aufwand  (hoher Druck, Tiefkühlung, Speicherung als Metallhydrid) in einem Tank aufbewahrt werden. 
- Brennbare Gase stellen trotz aller Vorsichtsmassnahmen ein großes Sicherheitsrisiko dar (vor allem beim Tanken).
- Bei der Verbrennung von Wasserstoff mit Luft entstehen Stickoxide (bilden mit Wasser Salpetersäure, sind giftig und führen zur Bildung von bodennahem Ozon).
- Der Aufbau der entsprechenden Tankstellen-Infrastruktur würde Milliaren Euro kosten.
- Der Tankvorgang müsste durch Tank-Automaten erfolgen.

Brennstoffzellen

Eine Brennstoffzelle ist ein galvanisches Element (siehe auch 7. Klasse), in dem an einer platinbeschichteten Membran vom Wasserstoff das Elektron abgespalten wird. Das Elektron geht auf den Sauerstoff über - es bildet sich Wasser und es fließt elektrischer Strom. 

Wasserstoff wird oxidiert Sauerstoff wird reduziert

Aus H3O+ und OH- bildet sich H2O (siehe auch 7. Klasse).

In Brennstoffzellen lassen sich statt Wasserstoff auch Methanol und Kohlenwasserstoffe (Erdgas, ganz reines Benzin*) umsetzen.

Methanol oder flüssige KWSt. sind leichter zu tanken als Gase, als Nebenprodukt entstehet dabei allerdings Kohlendioxid (damit geht ein großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Treibstoffen verloren). 
Die Abgase von Brennstoffzellen enthalten kein CO, NOx, Schwefelverbindungen oder unverbrannte KWSt. 
* "synthetisches" Benzin ohne Schwefel


Praktische Probleme mit der Brennstoffzelle:

- Brennstoffzellen sind derzeit teuer und noch nicht technisch ausgereift.
- Was passiert mit dem Wasser in der Brennstoffzelle bei Temperaturen unter 0° C und über 100 ° C?
- Der Tank, das Tanken und die Tankstellen-Infrastruktur (siehe oben).


Daimler-Chrysler und Honda planten bis 2010 erste Brennstoffzellen-PKWs auf den Markt zu bringen. Bislang gibt es diese Autos noch nicht zu kaufen.
Necar 4 - ein A-Klasse-PKW von Daimler-Chrysler kommt mit 5 kg Wasserstoff auf eine Reichweite von 400 km. 
Im Necar 5 wird der Wasserstoff aus Methanol hergestellt. Nähere Informationen auf der Daimler-Chrysler-Homepage (click auf's Bild rechts).
 

Probleme der Versorgung mit Wasserstoff:

Sowohl die Verbrennung als auch die Verwertung in Brennstoffzellen sind umweltfreundlicher als herkömmliche Treibstoffe. Wenn allerdings der Wasserstoff unter Verwendung fossiler Brennstoffe hergestellt wird (Erdgas, Erdöl, Kohle) verlagert sich die Emission von Kohlendioxid nur an einen anderen Ort.

Umweltfreundliche (aber derzeit unwirtschaftliche) Methoden zur Herstellung von Wasserstoff:

- Gewinnung der Elektrizität zur Elektrolyse von Wasser aus regenerativen Energieformen: Photovoltaik, Windkraft, Wasserkraft, Solarenergie, etc.
- Gewinnung von Wasserstoff auf biotechnoloischem Weg: Mit Hilfe von Algen, Bakterien, etc.
 


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