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Ein Brennstoffzellenstapel besteht aus vielen einzelnen Brennstoffzellen dabei ist sie wie ein Sandwich aufgebaut. Bei der Brennstoffzelle hat jede Zelle 2 gitterartige Elektroden, getrennt durch eine Membran. Von der einen Seite kommt Wasserstoff von der anderen Sauerstoff.
Eine Elektrolyse zerlegt Wasser in seine Bestandteile è Wasserstoff und Sauerstoff. In der Brennstoffzelle passiert genau das Gegenteil. Es findet eine chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff statt, bei der elektrische Energie und Wärme freigesetzt werden und chemisch reinstes Wasser entsteht. Was man theoretisch, ... .
Zwischen 2 gasdurchlässigen Elektroden aus Graphitpapier sitzt der Elektrolyt. Er ist Protonen durchlässige Kunststofffolie oder Polymermembran.
Sie ist so dick wie eine normale Frischhaltefolie.
Auf der einen Seite der Polymembran, [Anode] wird Wasserstoff geleitet, auf der anderen [Kathode] Sauerstoff.
Die Membran hält die beiden Gase auf Abstand und sorgt dafür, dass eine kontrollierte chemische Reaktion abläuft .
Eine feine Platinschicht auf der Kunststofffolie beschleunigt außerdem als Katalysator die Reaktion, bei der sich die Wasserstoffatome in ihre Bausteine von 2 Elektronen und
2 Protonen zerlegen.
Dabei wird Wasserstoff oxidiert.
Und Sauerstoff wird reduziert.
Die Protonen können durch die Polymermembran auf die andere Seite der Zelle gelangen, die Elektronen dagegen nicht. So entsteht an der Anode ein Überschuß an elektrisch negativ geladenen Teilchen, an der Kathode ein Überschuß an positiven Ladungen. Kurz: elektrische Spannung. Verbindet man die beiden Pole nun außerhalb der Zelle, fließt Strom. Das heißt die Elektronen wandern durch die Stromleitung zur Kathode wo sie mit den Protonen und Sauerstoff wieder zu Wasser reagieren. Der Wirkungsgrad beträgt mehr als beim Verbrennungsmotor mit Benzin oder Diesel.
Diese Reaktion nennt man auch "Kalte Verbrennung".
Die Ausgangsspannung einer einzelnen Zelle beträgt weniger als 1 Volt. Deshalb verbindet man einige 100 der rund 2 Millimeter dünnen Brennstoffzellen zu einem Zellstapel oder zu einem so genannten Stack. Die dann technisch verwendete Ausgangs Spannung beträgt mehr als 200 Volt. Diese Erzeugte elektrische Energie vom Stack reicht aus um den Elektromotor des Fahrzeugs anzutreiben und versorgt die wichtigen Elemente im Brennstoffzellensystem wie Kühlwasserpumpe und Kompressor.
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