PEMFC (proton exchange membrane fuel cell)

Brennstoffzellen unterscheiden sich in Niedertemperatur-Brennstoffzellen und Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Die PEM-Brennstoffzelle, Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) oder Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC), gehört zu der erstgenannten Gruppe, die SO-Brennstoffzelle, Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), zu den zweitgenannten.


Bei der PEM-Brennstoffzelle wird unter Verwendung von Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Das Verfahren entspricht der Umkehrung der Elektrolyse.

Aufbau der PEMFC-Brennstoffzelle

Aufbau der PEMFC-Brennstoffzelle

Die PEM-Brennstoffzelle besteht aus der Anode und der Kathode, die mit Platin oder einer Platin-Verbindung wie Platin-Nickel oder Platin-Kobalt beschichtet ist. Das Platin dient als Katalysator, ohne den Wasserstoff und Sauerstoff nicht miteinander reagieren können. Zwischen den zwei Elektroden befindet sich eine dünne Polymermembran aus keramischem Material, die Proton Exchange Membrane (PEM), die als zentrale Komponente agiert. Sie ist für Wasserstoffionen (Protonen) durchlässig, nicht aber für die Elektronen, die aus den Wasserstoffatomen entfernt wurden. Die Protonen reagieren an der Kathode mit dem Sauerstoff zu Wasser.

Die verschiedenen Brennstoffzellen und ihre Kennwerte

Die verschiedenen Brennstoffzellen und ihre Kennwerte

Bei der elektrochemischen Reaktion erzeugt die Oxidationsreaktion an der Anode Protonen und Elektronen. Was die Reduktionsreaktion an der Kathode betrifft, so werden dort Protonen und Elektronen mit Oxidationsmitteln zur Wasserbildung zusammengefügt. Bei der chemischen Reaktion spielt die Polymermembran für den Protonenaustausch die entscheidende Rolle, weil sie die Protonen von der Anode zur Kathode leitet. Die Protonenaustauschmembran dient auch als Separator zur Trennung von Anoden- und Kathodenreaktanden in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren.

Die Arbeitstemperatur der PEM-Brennstoffzelle liegt zwischen 60 °C und 120 °C, der Wirkungsgrad beträgt ca. 60 %. Die Abwärme liegt bei 60 °C bis 80 °C. Mit PEM-Brennstoffzellen können elektrische Leistungen ab 0,3 W bis hin zu 500 kW erzeugt werden. PEM-Brennstoffzellen eignen sich für den Einsatz in Elektrofahrzeugen, in Bussen, LKWs, Straßenbahnen und Schiffen.

Informationen zum Artikel
Deutsch: PEM-Brennstoffzelle
Englisch: proton exchange membrane fuel cell - PEMFC
Veröffentlicht: 04.03.2021
Wörter: 287
Tags: Brennstoffzellen
Links: BZ (Brennstoffzelle), Elektrode, Elektrofahrzeug, Elektrolyt, Hochtemperatur-Brennstoffzelle