Die Energiespeicherung - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 280

Tab. 8.8 Die Spannung U , die 3 wichtige Brennstoffreaktion bei Umgebungstemperatur zwischen
den Elektroden einer Brennstoffzelle erzeugen
Reaktion mol − ) K − mol − ) Δ H (J ⋅ Δ S (J ⋅ ⋅ z U (V)

H +0,5O -> H O 242.000 165 2 1,0

C+O -> CO 394.000 − 85 4 1,1

CH +2O -> CO +2H O 802.000 7 8 1,0

„cracking“ aus beiden Speichermedien erzeugt wird. Zwar existieren Konzepte für Brenn-
stoffzellen, die ohne diese Zusatzreaktionen auskommen, aber diese Entwicklungen sind
nicht einsatzreif. Die zweite Reaktion entspricht der kalten Verbrennung des Kohlenstoffs,
sie besitzt einen positiven Entropiebeitrag. Das liegt daran, dass Kohlenstoff bei Umge-
bungstemperatur nur im festen Zustand existiert, die Verbrennung also eine adiabtische
Volumenvergrößerung, gekoppelt mit einer Temperaturerniedrigung, verursacht. Es wird
daher Wärme der Umgebung entzogen, die zu einer geringfügigen Spannungserhöhung
führt. Mit allen der aufgeführten Reaktionen lassen sich elektrische Spannungen erzielen,
wie sie auch Fotodioden erreichen. Diese Koinzidenz ist nicht überraschend: Die relevan-
ten äußeren Elektronen in der Atomhülle besitzen Bindungsenergien von ca. 1 eV.
Der Einsatz der Polymer-Brennstoffzellen im Sektor „Verkehr“ benutzt immer Was-
serstoff, selbst wenn als Brennstoff Methanol mitgeführt wird. Um die erforderliche Ener-
giedichte zu erreichen, ist Methanol als Speichermedium viel günstiger als Wasserstoff.
Die Umwandlung von Methanol in Wasserstoff geschieht katalytisch in einem Wasser-
dampfreformer , dieser Zusatzprozess reduziert den Wirkungsgrad der Brennstoffzelle auf
η (f)
Sp

,. Die neben H dabei freigesetzten Gase CO und CO wirken als Git für die
Polymermembran, sie müssen durch einen Reinigungsprozess vor der Brennstoffzelle dem
Brenngas entzogen werden, so dass reiner Wasserstoff zurückbleibt. Das Prinzipschaltbild
für die Wandlung in elektrische Energie aus der im Methanol gespeicherten chemischen
Energie ist in Abb. 8.10 gezeigt. Der Gesamtwirkungsgrad einer derartigen Anlage beträgt
aber nur η Sp =

≈

η (i)

Sp η (f)

, und ist damit wesentlich kleiner als die eines Otto-Motors,
siehe Abschn. 2.3.1 . Daher wird z. Z. dem Mitführen von gespeichertem Wasserstoff im
Fahrzeug von der Industrie wieder der Vorzug gegeben.
Zum Antrieb von Fahrzeugen eignen sich aber auch Batterien und Akkumulatoren 8 ,
zur langzeitigen Speicherung der Schwankungslast aus erneuerbaren Energien kommen
diese Speicher allerdings nicht in Frage. Wir wollen uns einen kurzen Überblick über ihre
physikalischen Grundlagen verschaffen.
Auch ein Akkumulator speichert elektrische Energie in der Form von chemischer Ener-
gie, verwendet daher das gleiche Speicherprinzip wie die Wasserstotechnik. Ein wichtiger
Unterschied besteht darin, dass im ersten Fall alle chemischen Komponenten gespeichert
werden müssen und dass diese Komponenten in wesentlich geringeren Menge in der Na-
tur vorkommen als das Wasser. Ein Akkumulator, so kann man sagen, vereint damit die

≈

Sp

8 Der ideale Akkumulator lässtsichbeliebig ot auf-und entladen, die Batterielässtsichnur entladen.