Strom und Wärme werden in der Regel über Verbrennungsprozesse gewonnen, die mit Energieverlusten und Umweltbelastungen verbunden sind. Brennstoffzellen erzeugen Energie hingegen lautlos und umweltschonend auf direktem Weg über eine chemische Reaktion. Das Prinzip ist allseits bekannt: Die Knallgasreaktion, bei der Wasserstoff und Sauerstoff lautstark miteinander reagieren, gehört zu den beliebtesten Experimenten im Chemieunterricht. In der Brennstoffzelle läuft diese energiereiche Reaktion allerdings nicht mit einem lauten Knall, sondern sehr kontrolliert ab. Die Ausgangsstoffe werden in der Brennstoffzelle in einem chemischen Prozess direkt in elektrische Energie und Wärme umgewandelt.

Eine Batterie, die ständig nachlädt

Im Grunde funktioniert die Brennstoffzelle wie eine Batterie, die immer einsatzbereit ist. Dabei wird kontinuierlich chemische Energie zugeführt, um der Brennstoffzelle elektrische Energie entnehmen zu können. In der Brennstoffzelle genügen hierfür Sauerstoff bzw. Luft und Wasserstoff bzw. wasserstoffhaltige Gase. Beide Stoffe reagieren mit Hilfe eines Elektrolyten und erzeugen so durch eine direkte chemische Umwandlung elektrischen Strom – Energie aus der Brennstoffzelle. Brennstoffzellen-Energie-Systeme werden entweder mit reinem Wasserstoff betrieben oder mit Gasen, die große Anteile Wasserstoff enthalten. Zur Herstellung dieser Gase eignet sich besonders Erdgas. Ebenfalls eingesetzt werden können Biogas, Methanol, Benzin und sogar Heizöl, sofern sie zuvor in einem so genannten Reformer für die spätere Brennstoffzellen Energieerzeugung chemisch aufbereitet werden. Mittlerweile gibt es zahlreiche Typen von Brennstoffzellen. Man unterscheidet sie nach Leistung, eingesetzten Materialien und Betriebstemperatur.