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Montag • 11:30
7.4.2003
''PowerPac'' - Brennstoffzelle im Kleinformat
Thomas Wagner

Löst die Brennstoffzelle ein Teil unserer Energieprobleme ? Viele Experten glauben fest daran; längst sind Prototypen von brennstoffzellenbetriebenen Autos auf unseren Straßen unterwegs. Auch die Energieversorgung von Wohnhäusern könnte, sagen die Experten, zukünftig durch Brennstoffzellen bewerkstelligt werden. Dabei wird bei einer elektrolytischen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff Strom und Wärme erzeugt; als "Abfallprodukt" bleibt lediglich Wasser übrig - ein überaus umweltfreundlicher Prozess. Forscher des Schweizerischen Paul-Scherrer-Institutes und der Eidgenössisch-Technischen Hochschule Zürich haben jetzt das kleinste Brennstoffzellen-Kraftwerk der Welt entwickelt; es wurde dieser Tage mit dem Swiss-Technology-Award ausgezeichnet. Auch auf der Industriemesse in Hannover wird sie ab heute zu bestaunen sein:

Das ist ein Köfferchen, 20 mal 60 Zentimeter, in der Größe eines Aktenköfferchens.

Doch das Köfferchen, weiß Felix Büchi, hat es in sich: Innen drin befindet sich das kleinste Brennstoffzellen-Kraftwerk der Welt. Geräte bis zu einer Leistung von 1000 Watt können damit mühelos mit elektrischem Strom versorgt werden - umweltfreundlich und leise.

"PowerPac" kann im Grunde genommen überall dort eingesetzt werden, wo sie leise und emissionsfrei Strom zur Verfügung gestellt haben wollen, und wo keine Steckdose zur Verfügung steht. Mann kann im garten die Heckenschere, in der Alphütte das Licht, in der Waldhütte das Licht und so weiter betreiben.

Daneben denkt Projektleiter Felix Büchi im Schweizerischen Paul-Scherrer-Institut an Rasenmäher, an Elektro-Rollstühle und Kettensägen, die mit Strom aus dem "PowerPac" versorgt werden können. Dabei mussten er und seine Kollegen die Brennstoffzellen-Technologie nicht neu erfinden: Sie stützten sich bei der Planung von "PowerPac" auf die sogenannte Membran-Technolgie. Dabei wird Wasserstoff von der einen Seite und sauerstoffhaltige Luft von der anderen Seite über eine Membran geleitet. Durch einen chemischen Katalysator, in diesem Fall ist das ein Platin-Plättchen, spaltet sich der Wasserstoff in Ionen auf. Die positiv geladenen Ionen wandern auf die andere Seite der Membran; um dort mit dem Sauerstoff zu Wasser zu reagieren. Die abgegebenen Elektronen fließen durch einen Leiter und erzeugen elektrischen Strom. Viele solcher Membranzellen hintereinandergeschaltet bringen es auf eine beachtliche elektrische Leistung. Problematisch: Die technische Ausführung ist ziemlich aufwendig. Bei herkömmlichen Membran-Brennstoffzellen wird nämlich mit einem speziellen Pumpsystem Wasser in die Membran geleitet.

Wenn man kein Wasser der Prozessluft zuführt, trocknet die Membran aus. Der Innenwiderstand der Batterie steigt an und die Leistung sinkt. Deshalb muss die Membran-Brennstoffzelle befeuchtet werden.

Doch neben den Membranen auch noch ein kompliziertes Pumpensystem in einem aktenkoffergroßen Gebilde unterbringen - unmöglich. Hier setzen die Schweizer Forscher mit ihrer Neuentwicklung an, die sie bereits zum Patent angemeldet haben. Sie nahmen sich dazu die Prozesse, die sich während der elektrolytischen Reaktion abspielten, genau unter die Lupe.

Es entsteht ja Wasser durch die elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff. Dieses Wasser wird gerade in der Zelle verwendet, um die trockene Zuluft zu befeuchten.

Felix Büchi und seine Kollegen nutzen also das Wasser, das bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff entsteht, um die Membran zu befeuchten. Dazu waren einige technische Veränderungen im Membranaufbau notwendig. Doch das Ergebnis ist verblüffend: Das neue Brennstoffzellensystem kommt ohne zusätzliches und platzraubendes Pumpsystem aus. Mit diesem Kniff erst ist das Kraftwerk im Aktentaschenformat möglich geworden.

Anfang April soll der Prototyp erstmals einem größeren Publikum auf der Hannover Industriemesse vorgestellt werden. Nur ein Problem haben die Techniker noch zu lösen: So klein "PowerPac" auch sein mag, die Kapazität des Mini-Kraftwerkes im Aktentaschenformat wird begrenzt durch den Wasserstoffbehälter, der extra mitgeführt werden muss. Und der ist, je nachdem, wie lange "PowerPac" betrieben werden soll, noch verhältnismäßig groß. Das Behältervolumen zu verkleinern, beispielsweise auf die Größe einer Spraydose, ist die nächste Aufgabe, die die Brennstoffzellen-Experten angehen wollen.

Link: Hannover Messe
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