Das elektrische Betriebsverhalten eines PEM - Institut für Elektrische ...

Tabelle 2 Brennstoffzellentypen und deren spezifische Eigenschaften (Teil 2, Quelle: [3]).
1.4.1 Alkalische Brennstoffzelle (AFC)
Alkalische Brennstoffzellensysteme sind seit den 50er Jahren besonders in Amerika und
Europa bis zur technischen Reife entwickelt worden. Sie verwenden konzentrierte Kalilauge
(3-50 Gewichtsprozent) und können in einem weiten Temperaturbereich von 20 bis 90 °C
betrieben werden. In der Regel liegt die Betriebstemperatur bei 60 °C. Die Teilreaktionen der
alkalischen Brennstoffzelle lauten:
Anode:
− −
H
2
+ 2OH
+ 2e
→ 2H
2O
, (18)
Kathode:
1
− −
O2 + H
2O
→ 2OH
+ 2e
. (19)
2
Die alkalische Brennstoffzelle erzielt die höchsten Wirkungsgrade, da die Kinetik der Sauerstoffreduktion
in alkalischen Elektrolyten schneller als in sauren Medien abläuft. Für ihren
Betrieb sind allerdings reiner Wasserstoff und Sauerstoff erforderlich, denn der alkalische
Elektrolyt reagiert mit dem in der Luft enthaltenen Kohlendioxid und Kaliumkarbonat, das die
Poren der porösen Gasdiffusionselektroden bereits nach kurzer Zeit blockiert. Wichtige Systemkomponenten
der alkalischen Zellen stellen die Elektrolytumwälzung und die Reaktionswasserausschleusung
dar.
Auf Grund der CO 2 -Unverträglichkeit beschränkt sich der Einsatz von AFC auf Anwendungen,
bei denen hochreine Gase vorhanden sind. So wurden alkalische Brennstoffzellen in
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