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Fraunhofer-Forscher entwickeln Mini-Brennstoffzelle
05. October 2005, Quelle: Initiative Brennstoffzelle, Ulrich Dewald
Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin haben ein Mikrobrennstoffzellensystem entwickelt, das nur wenige Kubikzentimeter groß ist und eine deutlich höhere Energiedichte als Batterien besitzt. Ein solches Kleinsystem könnte einmal die Batterien und Knopfzellen in Kleingeräten wie Handys oder Kameras ersetzen.
Bei der Herstellung der Zellen greifen die Fraunhofer-Forscher um Robert Hahn auf Verfahren aus der Mikroelektronik zurück. So bestehen die Systeme aus strukturierten Metallfolien, die den Wasserstoff heranführen und verteilen und gleichzeitig den Strom ableiten. Zwischen den beiden Folien ist eine handelsübliche Membran-Elektroden-Einheit (MEA) mit einer Polymermembran eingesetzt.
Die bereits vorgestellten Prototypen haben eine Grundfläche von nur etwa einem Quadratzentimeter und liefern im Dauerbetrieb eine Leistungsdichte von 80 Milliwatt pro Quadratzentimeter. Dabei sind drei Einzelzellen in Serie geschaltet, was eine Gesamtspannung von 1,5 Volt ergibt. Damit könnte ein solches System beispielsweise eine herkömmliche Knopfzelle ersetzen.
Der Wasserstoff für den Betrieb eines solchen Systems stammt aus einer Gasentwicklungszelle, in der Zink und Kaliumhydroxid miteinander reagieren und dabei das Brenngas freisetzen. Die in den Prototypen eingesetzte Gasentwicklungszelle kommt dabei ohne externe Regelung aus – das heißt, sie liefert immer genau die Wasserstoffmenge, die dem aktuellen Strombedarf entspricht.
Gemeinsam mit der PEM-Brennstoffzelle ergibt sich so ein Gesamtsystem mit einem Volumen von etwa vier Kubikzentimetern, das etwa 2,1 Wattstunden Energie liefern kann. Damit erreicht es die 2,3fache Energiemenge einer etwa gleich großen AAA-Alkalibatterie und knapp die zweifache Energie eines Lithium-Polymerakkus. Die Forscher rechnen damit, dass in künftigen Systemen noch weitaus größere Energiedichten erreicht werden können.
