Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

n für die Brennstoffzellenentwicklung sehr wichtiger Bereich ist die Fahrzeugbranche. Da in diesem Sektor sehr hohe Anforderungen an die Technik gestellt werden, übernimmt die Automobilindustrie hier eine gewisse technische Vorreiterrolle. Eine typische Anforderung an eine Brennstoffzelle für mobile Anwendungen sind 5.000 Gesamtbetriebsstunden. Dies entspricht in etwa einer Fahrleistung von 250.000 Kilometern, wenn eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 50 Stundenkilometern angenommen wird.

Bis heute dominiert vor allem der Verbrennungsmotor, der vor rund hundert Jahren den Konkurrenzkampf gegen den Elektromotor gewonnen hat, den Automobilsektor. Jetzt könnte sich der Wind wieder drehen. Denn egal ob die Antriebsenergie künftig in einem Wasserstofftank oder in einer Batterie gespeichert wird: Es ist absehbar, dass der Elektromotor vom Hilfsaggregat (Anlasser, elektrischer Fensterheber) zum Antriebsaggregat wird, entweder direkt aus einer Batterie oder über eine Brennstoffzelle gespeist.

Einige der wichtigsten Autokonzerne haben bereits über eine Milliarde Euro in die BZ-Forschung investiert. Davon profitieren nicht nur die Fahrzeughersteller. Auch den anderen Wirtschaftszweigen, in denen Brennstoffzellen eingesetzt werden, kommt dieses Engagement zugute, denn viele Komponenten können auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden.

Die ersten wasserstoffbetriebenen Fahrzeuge wurden bereits in den 1960er Jahren entwickelt, allerdings von eigenständigen Entwicklern. So verwendete Karl Kordesch damals bei seinen ersten Versuchsfahrzeugen alkalische Brennstoffzellen und nutzte Bleiakkumulatoren als Zwischenspeicher. Das Problem der Wasserstoffspeicherung löste er auf chemischem Wege. Für sein H₂-Motorrad (s. Abb. 44) nutzte er Hydrazin, eine Stickstoff-Wasserstoff-Verbindung, die bei Raumtemperatur flüssig ist. Allerdings wurde kurze Zeit später bekannt, dass Hydrazin ein gefährliches Nervengift ist. Deshalb setzte Kordesch für das später entwickelte Automobil (s. Abb. 45) reinen Wasserstoff ein, den er in Druckgasbehältern auf dem Dach mitführte. Der umgebaute Austin erreichte eine Spitzenleistung von 20 kW, eine Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h und besaß eine Reichweite von 300 km. Die einzigen Auflagen der Zulassungsbehörde waren zu der damaligen Zeit ein Warnhinweis auf dem Dach und striktes Rauchverbot im Fahrgastraum. [Kordesch, Simader, 1996]

Die kommerziellen Anfänge der Forschungsarbeiten mit Wasserstoff als mobil einsetzbarem Energieträger fanden in Stuttgart statt. Zu Beginn der siebziger Jahre des vorigen Jahrhunderts hatten sich Forscher von Daimler-Benz zur Entwicklung eines fahrzeugtauglichen Metallhydridspeichers entschieden. Als erstes deutsches Wasserstofffahrzeug wurde Mitte des Jahrzehnts ein City-Bus von Mercedes-Benz mit einem Hydridspeicher ausgerüstet. Der eingebaute H₂-Verbrennungsmotor bekam damals über ein Saugrohr das homogene Wasserstoff-Luft-Gemisch eingeblasen. Darüber hinaus konnten umfangreiche Praxiserfahrungen auf dem Gebiet der Metallhydridtechnik bei einem Flottenversuch von 1984 bis 1986 in Berlin gewonnen werden.

Abb. 44: Brennstoffzellenmotorrad mit Hydrazin-Kraftstoff
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Quelle: Kordesch

 Abb. 45: H₂-Automobil mit Dachgepäckträger
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Quelle: Kordesch