Erst verstehen, dann verbessern: der Weg zur effizienteren Brennstoffzelle

Um aber einen Laptop, der eine DVD spielt, mit Energie zu versorgen, müsste man eine Brennstoffzelle mit sich tragen, die so groß ist wie drei Schuhkartons.

Die Zeitschrift „Nachrichten aus der Chemie“ präsentiert elektrochemische Verfahren, die helfen Brennstoffzellen zu optimieren.

Der bekannteste Vertreter von Brennstoffzellen ist die Direktmethanolbrennstoffzelle. Davon sind inzwischen 10.000 Einheiten verkauft. Diese Zellen oxidieren verdünntes Methanol mit Luft zu Kohlendioxid und Wasserdampf und sind einfacher zu handhaben als Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff arbeiten. Die Leistungsdichte einer Direktmethanolbrennstoffzelle ist jedoch gering. Dies liegt zum einen an der langsamen chemischen Reaktion an sich, zum anderen gelangt Methanol durch die Membran von der Anode zur Kathode – dabei sinkt der Wirkungsgrad der Zelle. Zudem fehlt ein Methanolsensor, mit dem sich die optimale Verdünnung des Brennstoffs besser einstellen ließe.

Um die Brennstoffzelle zu verbessern, sind zunächst die in ihr ablaufenden Vorgänge bis ins kleinste Detail zu verstehen. Der Reaktionsmechanismus der Methanoloxidation ist jedoch sehr kompliziert. Die Oxidation läuft über mehrere Stufen: Aus Methanol und Wasser entstehen an der Elektrode zunächst Zwischenprodukte, die dann miteinander reagieren. Die Reaktionsschritte sind dabei unterschiedlich schnell – das erschwert es, sie detailliert zu beobachten.

In der Juli-/August-Ausgabe der „Nachrichten aus der Chemie“ stellen die Ingenieure Ulrike Krewer und Richard Hanke-Rauschenbach elektrochemische Methoden vor, mit denen sich Brennstoffzellen besser untersuchen lassen. Sogar während des Betriebs der Zelle lässt sich ihr Zustand damit genau feststellen. Die PDF-Datei des Beitrags gibt es bei der Redaktion der „Nachrichten aus der Chemie“ unter nachrichten@gdch.de.

Nahezu 80.000 anspruchsvolle Chemiker und Chemikerinnen aus Wissenschaft, Wirtschaft und Lehre informieren sich mit den „Nachrichten aus der Chemie“ über Entwicklungen in der Chemie, in angrenzenden Wissenschaften sowie über gesellschaftliche und wirtschaftliche Aspekte. Kennzeichen der Zeitschrift der Gesellschaft Deutscher Chemiker sind das breite Spektrum der Berichte, das einmalige Informationsangebot an Personalien, Veranstaltungs- und Fortbildungsterminen sowie der große Stellenmarkt.