Eines steht fest: Um die Pariser Klimaziele zu erreichen, müssen wir auf regenerative Energien setzen. Daran geht kein Weg vorbei. Sonnenlicht und Windkraft stehen allerdings nicht immer bedarfsgerecht zur Verfügung. Hier kommt die Speicherung von Strom aus regenerativen Quellen ins Spiel. Wie sie effizienter als bisher gelingen kann, hat die Technische Universität Ilmenau herausgefunden.

Um die aus regenerativen Quellen gewonnene Energie jederzeit zur Verfügung zu stellen, empfiehlt sich die Wasserstoffelektrolyse. Dabei wird Wasser mithilfe von elektrischem Strom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Nachdem der Wasserstoff gespeichert wurde, wird er in einer Brennstoffzelle wieder kontrolliert mit Sauerstoff zusammengebracht. Diese chemische Reaktion liefert den elektrischen Strom.
Forscher und Forscherinnen um Prof. Christian Cierpka aus dem Fachgebiet Technische Thermodynamik an der TU Ilmenau befassen sich mit der Effizienz dieser Technologie und damit der Leistungsfähigkeit künftiger Generationen von Brennstoffzellen.

Gasblasen reduzieren den Wirkungsgrad

Bisher bestand das Problem, dass die an den Elektroden anhaftenden Gasblasen den Wirkungsgrad der Wasserelektrolyse reduzierten. Den Wissenschaftlern ist es nun dank externer Lorentzkraft-Magnetfelder gelungen, die Blasen gezielt von der Elektrodenoberfläche zu lösen. Der Vorteil: In kürzerer Zeit kann mehr Wasserstoff produziert werden.
Um die Strömungsvorgänge an den Gasblasen und in einer Brennstoffzelle zu messen, entwickelten die Forscher Messtechniken, die beispielsweise in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Zentrums für Brennstoffzellen-Technik Duisburg eingesetzt wurden, um das Schnellstartverhalten von Direktmethanol-Brennstoffzellen zu verbessern. Solche innovativen Brennstoffzellen könnten beispielsweise in mobilen Geräten anstelle eines Akkus eingesetzt werden. In einem weiteren Teilprojekt entwickelten und konstruierten die Ilmenauer Wissenschaftler den Prototyp einer mikrofluidischen Brennstoffzelle, deren besondere Geometrie ohne die üblicherweise notwendige teure Membran zur Trennung von Brennstoff und Oxidationsmittel auskommt. So konnten sie deren Leistung und Brennstoffausbeute steigern.

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