Technologie

Die Brennstoffzelle als nachhaltiges Automobilkonzept

Die Folgen des Klimawandels können zunehmend beobachtet und wahrgenommen werden. Die Zeitungen und die Nachrichtensendungen berichten immer mehr über schmelzende Gletscher, den steigenden Meeresspiegel und auftretende Dürren sowie Starkregen. Die Diskussionen über diverse Kraftstoffarten sowie überschrittene Grenzwerte werden unverändert fortgesetzt. Unter anderem die Fahrzeughersteller sind daher bemüht, ganzheitliche und nachhaltige Automobilkonzepte zu erarbeiten. Ein verfolgter Ansatz für ein umweltfreundlicheres Fahren sind Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzellen. Das entscheidende chemische Element für diese Fortbewegungsart ist Wasserstoff.

Gravierende Vorteile mit hohen Produktionskosten

Bei der Brennstoffzelle handelt es sich um eine sogenannte Wandlertechnik, die chemische Reaktionsenergie in Wärme sowie elektrischen Strom umformt. Als größter Vorteil ist zu nennen, dass die elektrische Energie ohne Beteiligung von mechanischen Teilen erzeugt wird. Somit gibt es keine Verschleißteile, keine Abgase und keinen Lärm. Die gesamte Umweltbilanz kann positiv beeinträchtigt werden, indem der Treibstoff, damit in erster Linie Wasserstoff oder Methan, mit erneuerbaren Energien wie beispielsweise Wind- oder Wasserkraft produziert wird. Der hohe Stromwirkungsgrad ist ein weiterer Vorteil der Brennstoffzelle. Somit wird viel Strom, aber weniger Wärme generiert. Bei Verbrennungsmotoren ist ein umgekehrtes Verhältnis anzutreffen. Die Brennstoffzellenfahrzeuge erzeugen die erforderliche Energie direkt an Bord. Die meisten Elektrofahrzeuge setzen für die Mobilität lange Ladezeiten voraus. Währenddessen können Brennstoffzellenautos bereits in wenigen Minuten vollständig betankt werden. Da eine Strecke von bis zu 600 Kilometern problemlos zurückgelegt werden kann, gibt es zudem kein Reichweitenproblem. Insbesondere die Diskussionen um Reichweite sowie Ladeinfrastrukturen für Elektro-Autos sind aktuelle Themen der Automobilbranche und können mit der Brennstoffzellentechnologie hinfällig werden. Zurzeit verhindern allerdings die hohen Herstellungskosten eine weitere Verbreitung der Wasserstofffahrzeuge. Auch müssten mehr Tankstellen Wasserstoff als Treibstoff anbieten, um eine größere Akzeptanz sowie Verfügbarkeit erreichen zu können. Damit die Kosten für die Herstellung sowie Lagerung von Wasserstoff optimiert werden können, ist weitere Forschungsarbeit erforderlich. Im Ergebnis bieten Brennstoffzellen grundsätzlich das Potenzial, Kraftstoffe wie Diesel entbehrlich zu machen.

Die Schlüsselkomponenten der Brennstoffzellen

Die zu Stapeln geschichteten Bipolarplatten stellen eine Schlüsselkomponente der Brennstoffzelle dar. Sie bilden den Kern eines Brennstoffzellensystems und sorgen mitunter für die elektrische Verbindung der einzelnen Zellen. Unter anderem Graphit dient als effektiver Stromleiter. Zu den Vorteilen des Materials zählt eine hohe Hitzebeständigkeit. Außerdem führt die gute elektrische und thermische Leitfähigkeit zu einem breitgefächerten Einsatz von Graphit. Auch das geringe Gewicht wird unter anderem bei Graphitdichtungen funktionsbringend genutzt. Bereits die Infos zu Graphitdichtungen lassen die Materialvorteile deutlich erkennen. Nicht nur bei Graphitdichtungen, sondern auch bei Lagern, Schmier- und Trennmitteln, Magnetbändern und Pumpenteilen ist das Material anzutreffen. Die hervorragende Leitfähigkeit wird bei alkalischen Batterien, Kohlebürsten, leitenden Oberflächen und Kabelbeschichtungen genutzt. Graphit hat eine hochgradige chemische Beständigkeit, einen niedrigen Reibwert und eine gute mechanische Bearbeitbarkeit. Zudem ist es bis 500 Grad oxidationsbeständig. Die Kombination von verschiedenen Materialien mit bestimmten Eigenschaften trägt zu der hohen Effizienz der Brennstoffzelle bei. Immer wieder kommt das Gerücht auf, dass die Brennstoffzellen sehr gefährlich sind und spontane Explosionen nicht ausgeschlossen werden können. Grundsätzlich ist Wasserstoff in Kombination mit Sauerstoff brennbar. Auch kann ein Gemisch mit einem bestimmten Verhältnis explosiv sein. Nachgewiesenermaßen ist Wasserstoff allerdings leicht und extrem flüchtig, sodass keine erhöhte Gefahr im Vergleich zu Verbrennungsmotoren anzutreffen ist.

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