Von Thomas Wagner
Eigentlich fehlt nur noch der Griff zum Wegtragen.
Das ist ein Köfferchen, 20 x 60 Zentimeter in der Größe eines Aktenköfferchens.
Doch nicht nur auf die geringen Abmessungen ist Felix Büchi stolz, sondern vor allem auf das Innenleben des Köfferchens: Dort befindet sich nämlich ein komplettes Brennstoffzellensystem zur Stromerzeugung. Der Prototyp des kleinsten Brennstoffzellen-Kraftwerkes bringt es immerhin auf eine Leistung von 1000 Watt. Um ihn überhaupt entwickeln zu können, orientierten sich Projektleiter Felix Büchi vom Paul-Scherrer-Institut im Schweizerischen Villigen und seine Kollegen von der ETH Zürich zunächst an herkömmlichen Brennstoffzellensystemen, genauer gesagt: An der sogenannten "Membran-Brennstoffzelle." Wasserstoff wird dabei von einer Seite, Sauerstoff von der anderen Seite auf die Membran geleitet. Über einen Platin-Kondensator lösen sich von der einen Seite positiv geladene Wasserstoff-Ionen , wandern unter Abgabe von Elektronen auf die andere Seite, um mit dem Sauerstoff zu Wasser zu reagieren. Der Elektronenfluss bedeutet die Gewinnung von elektrischem Strom ; das ist das Grundprinzip der Membran-Brennstoffzelle. Der Teufel steckt aber im Detail: Denn damit wirklich über längere Zeit hinweg Strom erzeugt werden kann, muss bei herkömmlichen Anlagen Wasser in die Membran geleitet werden. Felix Büchi:
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.
Bei herkömmlichen Anlagen wird über ein Mini-Pumpsystem das erforderliche Wasser in die Membran geleitet – ein kompliziertes Verfahren, das den Schweizer Forschern für die Brennstoffzelle im Aktentaschenformat als nicht tauglich erschien. Doch wie auf diese zusätzliche Komponente verzichten? Felix Büchi und seine Kollegen fanden bei der Analyse der Prozesse, die sich in der Membran abspielen, die Lösung:
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.
Die Schweizer Forscher gestalteten die Formung der Membran entsprechend um. Das bei der elektrochemischen Reaktion entstehende Wasser wird dabei so umgeleitet , dass es gleichzeitig zur Befeuchtung der Membran dienen kann. Folge: Das System kommt ohne zusätzliche Pumpkomponente aus – und wird dementsprechend kleiner. Hinzu kommt: So ein Mini-Kraftwerk besteht nicht aus einer einzigen Zellmembran. Vielmehr werden viele solcher Zellmembranen hintereinandergeschaltet. Vor diesem Hintergrund erscheint eine weitere Neuerung der Schweizer Forscher wichtig: In herkömmlichen Anlagen werden die Zellen aufwendig verklebt. Jede Klebestelle musste danach extra getestet werden. Das entfällt bei "Power-Pac".
Jetzt verwenden wir eine elektrisch leitende Dichtung, die ausgestanzt werden kann und eigentlich nur eingelegt werden muss. Das führt dazu, dass die Komponenten viel schneller vorbereitet werden können und der Stapel schneller montiert werden kann.
All dies trägt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Membran-Brennstoffzellentechnologie bei, die in dieser Form erstmals bei Power Pac zur Anwendung kam. Die Einsatzmöglichkeiten, glaubt Felix Büchi, sind vielfältig:
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 .Man kann im Garten die Heckenschere, in der Alphütte das Licht, in der Waldhütte das Licht und so weiter betreiben.
Das Anwendungsszenario des Paul-Scherrer-Institutes sieht darüber hinaus nahezu lautloses Rasenmähen ebenso vor wie die Stromversorgung von Wohnwagen, Rollstühlen und Kettensägen .
Eigentlich fehlt nur noch der Griff zum Wegtragen.
Das ist ein Köfferchen, 20 x 60 Zentimeter in der Größe eines Aktenköfferchens.
Doch nicht nur auf die geringen Abmessungen ist Felix Büchi stolz, sondern vor allem auf das Innenleben des Köfferchens: Dort befindet sich nämlich ein komplettes Brennstoffzellensystem zur Stromerzeugung. Der Prototyp des kleinsten Brennstoffzellen-Kraftwerkes bringt es immerhin auf eine Leistung von 1000 Watt. Um ihn überhaupt entwickeln zu können, orientierten sich Projektleiter Felix Büchi vom Paul-Scherrer-Institut im Schweizerischen Villigen und seine Kollegen von der ETH Zürich zunächst an herkömmlichen Brennstoffzellensystemen, genauer gesagt: An der sogenannten "Membran-Brennstoffzelle." Wasserstoff wird dabei von einer Seite, Sauerstoff von der anderen Seite auf die Membran geleitet. Über einen Platin-Kondensator lösen sich von der einen Seite positiv geladene Wasserstoff-Ionen , wandern unter Abgabe von Elektronen auf die andere Seite, um mit dem Sauerstoff zu Wasser zu reagieren. Der Elektronenfluss bedeutet die Gewinnung von elektrischem Strom ; das ist das Grundprinzip der Membran-Brennstoffzelle. Der Teufel steckt aber im Detail: Denn damit wirklich über längere Zeit hinweg Strom erzeugt werden kann, muss bei herkömmlichen Anlagen Wasser in die Membran geleitet werden. Felix Büchi:
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.
Bei herkömmlichen Anlagen wird über ein Mini-Pumpsystem das erforderliche Wasser in die Membran geleitet – ein kompliziertes Verfahren, das den Schweizer Forschern für die Brennstoffzelle im Aktentaschenformat als nicht tauglich erschien. Doch wie auf diese zusätzliche Komponente verzichten? Felix Büchi und seine Kollegen fanden bei der Analyse der Prozesse, die sich in der Membran abspielen, die Lösung:
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.
Die Schweizer Forscher gestalteten die Formung der Membran entsprechend um. Das bei der elektrochemischen Reaktion entstehende Wasser wird dabei so umgeleitet , dass es gleichzeitig zur Befeuchtung der Membran dienen kann. Folge: Das System kommt ohne zusätzliche Pumpkomponente aus – und wird dementsprechend kleiner. Hinzu kommt: So ein Mini-Kraftwerk besteht nicht aus einer einzigen Zellmembran. Vielmehr werden viele solcher Zellmembranen hintereinandergeschaltet. Vor diesem Hintergrund erscheint eine weitere Neuerung der Schweizer Forscher wichtig: In herkömmlichen Anlagen werden die Zellen aufwendig verklebt. Jede Klebestelle musste danach extra getestet werden. Das entfällt bei "Power-Pac".
Jetzt verwenden wir eine elektrisch leitende Dichtung, die ausgestanzt werden kann und eigentlich nur eingelegt werden muss. Das führt dazu, dass die Komponenten viel schneller vorbereitet werden können und der Stapel schneller montiert werden kann.
All dies trägt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Membran-Brennstoffzellentechnologie bei, die in dieser Form erstmals bei Power Pac zur Anwendung kam. Die Einsatzmöglichkeiten, glaubt Felix Büchi, sind vielfältig:
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 .Man kann im Garten die Heckenschere, in der Alphütte das Licht, in der Waldhütte das Licht und so weiter betreiben.
Das Anwendungsszenario des Paul-Scherrer-Institutes sieht darüber hinaus nahezu lautloses Rasenmähen ebenso vor wie die Stromversorgung von Wohnwagen, Rollstühlen und Kettensägen .