Was ist das Prinzip eines Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugs?

Eine Brennstoffzelle ist eine Art Stromerzeugungsgerät, das die chemische Energie im Kraftstoff durch Redoxreaktion von Sauerstoff oder anderen Oxidationsmitteln in elektrische Energie umwandelt. Der gebräuchlichste Brennstoff ist Wasserstoff, worunter man die Umkehrreaktion der Wasserelektrolyse zu Wasserstoff und Sauerstoff verstehen kann.

Im Gegensatz zu Raketen erzeugt eine Wasserstoff-Brennstoffzelle keine kinetische Energie durch die heftige Reaktion der Wasserstoff- und Sauerstoffverbrennung, sondern setzt durch eine katalytische Vorrichtung Gibbs-freie Energie in Wasserstoff frei. Sein Funktionsprinzip besteht darin, dass Wasserstoff durch einen Katalysator (normalerweise Platin) in der positiven Elektrode einer Brennstoffzelle in Elektronen und Wasserstoffionen (Protonen) zerlegt wird. Protonen erreichen die negative Elektrode durch die Protonenaustauschmembran und reagieren mit Sauerstoff unter Bildung von Wasser und Wärme. Die entsprechenden Elektronen fließen durch den externen Stromkreis von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode, um elektrische Energie zu erzeugen. Es gibt keinen Engpass beim thermischen Wirkungsgrad von etwa 40 % bei Brennstoffmotoren, und der Wirkungsgrad einer Wasserstoff-Brennstoffzelle kann problemlos mehr als 60 % erreichen.

Bereits vor einigen Jahren galt die Wasserstoffenergie aufgrund ihrer Vorteile wie Nullverschmutzung, erneuerbare Energie, schnelle Hydrierung, volle Reichweite usw. als „ultimative Form“ von Fahrzeugen mit neuer Energie. Die technische Theorie der Wasserstoff-Brennstoffzelle ist zwar perfekt, der Industrialisierungsfortschritt ist jedoch erheblich rückständig. Eine der größten Herausforderungen bei der Werbung ist die Kostenkontrolle. Dazu zählen nicht nur die Kosten für das Fahrzeug selbst, sondern auch die Kosten für die Wasserstoffproduktion und -speicherung.

Die Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen hängt vom Aufbau einer Wasserstoff-Brennstoffinfrastruktur wie Wasserstoffproduktion, Wasserstoffspeicherung, Wasserstofftransport und Hydrierung ab. Im Gegensatz zu reinen Straßenbahnen, die zu Hause oder im Unternehmen langsam aufgeladen werden können, können Wasserstofffahrzeuge nur an der Hydrierstation aufgeladen werden, sodass die Nachfrage nach der Ladestation dringlicher ist. Ohne ein vollständiges Hydrierungsnetzwerk ist die Entwicklung der Wasserstofffahrzeugindustrie unmöglich.