Einführung
Für den mobilen Bereich, kann man Brennstoffzellen in zwei Hauptgruppen unterteilen. Eine Gruppe ist die der Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC), die andere die der Wasserstoff-Brennstoffzellen (HFC). Die Energieträger beider Arten von Brennstoffzellen können CO2-neutral hergestellt werden, die Energieeffizienz ist allerdings sehr unterschiedlich.
In der Öffentlichkeit genießt die HFC eine deutlich größere Aufmerksamkeit als die DMFC. Im Internet, den Medien und in den Entwicklungsabteilungen der Automobilunternehmen wird der Focus überwiegend auf die HFC gesetzt.
Das größte Potential den Kohlendioxidausstoß mittelfristig drastisch zu senken hat aber die DMFC, auch wenn sie lokal CO2 ausstößt. Dabei kann ein Großteil des Methanols auch noch CO2-neutral hergestellt werden. Die Vorteile durch den weltweit geringeren Ölverbrauch und die stark verringerten CO2-Emissionen für die Umwelt wären enorm. Im Vergleich dazu sind die Reduzierungen durch HFC, die indirekt durch die Bereitstellung von H2 auch CO2 erzeugen, und Ihre Zero-CO2-Emissionen vor Ort vernachlässigbar.
Verfügbarkeit und Infrastruktur von Wasserstoff gegenüber Methanol:
Für Methanol sind die technischen Einrichtungen für Transport und Lagerung bereits gegeben. Nur kleinere Modifikationen sind nötig, um die gegenwärtige gebräuchliche Benzin-Infrastruktur zu nutzen. Dasselbe trifft bei den Sicherheitsstandards zu, denn auch diese sind identisch.
Wasserstoff unter alltäglichen Voraussetzungen zu handhaben ist sehr viel aufwendiger und komplizierter, als dies mit Methanol der Fall ist. Daraus ergeben sich deutlich höhere Kosten, was ein besonderes Hindernis für die Verbreitung in weniger entwickelte Gebiete ist. Es muss eine teure Infrastruktur geschaffen werden, deren Erstellung und Unterhalt auch noch energieintensiv ist. Zudem sind hohe Sicherheitsstandards einzuhalten.
Zusammenfassung
Zusammenfassend zeigt sich, dass Wasserstoff die höhere Energieeffizienz von Methanol nicht schlagen kann. Methanol hat den weitaus niedrigeren Energieverbrauch in der Produktion wie auch beim Transport. Mit dieser Aussage soll der Wasserstoff jedoch nicht schlecht gestellt oder auf eine Stufe mit den fossilen Brennstoffen gesetzt werden. Wenn durch die Etablierung der DMFC die Brennstoffzellentechnik sich weiterentwickelt und neue ökologische Energieformen bereitgestellt werden, wird auch die Zeit der HFC kommen. In der nächsten Zukunft stellt sich aber vor allem die Frage der Energieeffizienz, wie viel mehr CO2 bei der Produktion und in der gesamten Infrastruktur des Wasserstoffkreislaufs erzeugt wird.
Nachteile der DMFC und ihre Lösung!
Die DMFC hat zwei Hauptprobleme:
- Die Oberflächenzwischenprodukte
- Der Methanol-Crossover.
Wenn wir eine Membran mit einer niedrigeren Permeabilität für Methanol wählen, wird der Methanol-Crossover reduziert, aber die Oberflächenzwischenprodukte werden zunehmen. Mit einer höheren Durchlässigkeit wird das Gegenteil passieren.
Die Lösung beider Probleme wäre, die zu akzeptieren, für die Sie eine Lösung gefunden haben:
Nehmen Sie eine Membran mit dem niedrigsten akzeptablen Methanol Crossover und stimulieren Sie die Oberflächenzwischenprodukte, um schneller zu reagieren und um die Membran für weitere Reaktanten zu befreien.
Was steht hinter "Stimulieren der Reaktanten":
Für jede chemische Reaktion müssen die Reaktanden eine Potentialbarriere überwinden. Die Stimulation senkt die Barriere und hebt das Energieniveau der Reaktanten an. Die Stimulation könnte durch ein oszillierendes elektrisches und/oder magnetisches Feld oder eine mechanische Vibration realisiert werden.
