Mini-Brennstoffzelle nur drei Millimeter groß

Forscher der Universität Illinois haben die weltweit kleinste funktionierende Brennstoffzelle vorgestellt. Die mit Wasserstoff betriebenen Energieerzeuger sollen künftig portable Endgeräte mit Strom versorgen.

Die nun vorgestellte Entwicklung hat die Abmessungen von drei mal drei Millimeter bei einer Dicke von einem Millimeter, berichtet das Wissenschaftsmagazin New Scientist. Insgesamt produzieren die ersten Prototypen der Mini-Brennstoffzellen 0,7 Volt Spannung und 0,1 Milliampere Stromstärke. Mit einer Tankfüllung arbeitet das System 30 Stunden.

Momentan ist es noch einfacher, Batterien auf diese Größe zu bringen. Bei Brennstoffzellen ist es die große Herausforderung, die notwendige Flüssigkeitspumpe sowie die Elektronik zu miniaturisieren. „Derart verkleinerte Komponenten benötigen zumeist mehr Energie für ihren Betrieb, als das Brennstoffzellensystem liefern kann“, erläutert der Wissenschaftler Saeed Moghaddam.

Seine Entwicklung kommt ohne Pumpe aus und verbraucht daher auch selbst keine Energie. Die Mini-Brennstoffzelle besteht lediglich aus vier Komponenten. Eine dünne Membran trennt den Wassertank von dem mit Metallhydrid gefülltem Bereich. Darunter sind die Elektroden angebracht.

Kleine Löcher in der Membran sorgen dafür, dass das Wasser in der angrenzenden Kammer als Dampf ankommt. Dieser Dampf reagiert mit dem Metallhybrid zu Wasserstoff, was einen Druck entstehen lässt, der die Membran verschließt. An den Elektroden wird schließlich Strom produziert und sobald der Druck wieder abnimmt, fließt weiteres Wasser nach, um die Reaktion aufrecht zu erhalten. Dieser Vorgang benötigt keine Pumpe, er funktioniert lediglich durch die Oberflächenspannung des Wassers.

Für den Betrieb eines Mobiltelefons ist die produzierte Energie noch zu gering, allerdings berichten die Wissenschaftler, dass sie mit adaptierten Designs eine Stromstärke von 1,0 Milliampere erreichen können. Damit könnten immerhin kleinere elektronische Geräte beispielsweise Micro-Roboter betrieben werden.