Wasserstoff gilt als Brennstoff der Zukunft. In Brennstoffzellen umgesetzt liefert er Strom mit einem bereits gutem Wirkungsgrad und hinterlässt lediglich Wasserdampf als Verbrennungsgas. US-Forscher des California Institute of Technology in Pasadena haben nun einen innovativen Elektrolyten entwickelt, der die Möglichkeiten für einen optimalen Betrieb erweitert.
Die für den Stromfluss notwendigen Elektrolyten inmitten der Zelle arbeiten bislang zwar zuverlässig, doch bringen sie noch einzelne Nachteile mit sich. Baut dieser auf Wasser auf, liegt die Betriebstemperatur unter 100 Grad Celsius, doch wird der Ionentransport und damit die Effizienz der Zelle durch den Wasser-Elektrolyten verlangsamt. Andere Modelle leiten die Ionen zwar zügig, doch können sie nur bei hohen und gefährlicheren Temperaturen von 650 bis 1.000 Grad betrieben werden. Die Lösung sehen die US-Forscher nun in einer so genannten “Festen Säure”. Dabei bewegen sich Wasserstoffionen relativ frei und schnell durch einen Festkörper. Bei einer Betriebstemperatur von nur 160 Grad erlaubt dieser Elektrolyt höhere Spannungen als die Polymer-Membran-Elektrolyte mit Wasserfüllung.
Der schnelle Ionentransport wird durch rotierende Sulfationen in diesem Festkörper erreicht. Ab etwa 150 Grad geht die Elektrolytfüllung aus Caesium-Hydrogensulfat in eine so genannte superionische Phase über. Auch wenn der Wirkungsgrad dieser neuen Brennstoffzelle noch nicht an den der heißen heranreicht, hoffen die Forscher einen goldenen Mittelweg gefunden zu haben. Testläufe mit anderen “Festen Säuren”, die bei diesen moderaten Temperaturen arbeiten, werden in Kürze folgen.
Jan Oliver Löfken
