Was ist eine Brennstoffzellenanode?
Eine Brennstoffzelle ist ein Zelltyp, der Strom erzeugt, indem ein Brennstoff wie Wasserstoff oder Erdgas mit einem Oxidationsmittel wie Luft oder Sauerstoff kombiniert und in chemische Energie umgewandelt wird. Eine Brennstoffzellenanode ist ein wesentlicher Teil der Brennstoffzelle, der den Brennstoffanteil der Brennstoffzelle steuert. Die Brennstoffzellenanode ist ein positiv geladener Knoten, in den Wasserstoff eintritt und dessen Elektronen entfernt werden. Materialien zur Herstellung von Anoden sind Metalle wie Platin, Magnesium und Titan.
Der Prozess beginnt damit, dass unter Druck stehender Wasserstoff in die Brennstoffzellenanode gepumpt wird. Die positiv geladene Anode entzieht dem Wasserstoff die Elektronen. Nachdem die Elektronen entfernt wurden, wird der Wasserstoff als ionisiert betrachtet, was bedeutet, dass er eine positive Ladung anstelle einer negativen Ladung hat.
Die Elektronen passieren eine feste oder flüssige Elektrolytschicht in der Mitte der Brennstoffzelle. Diese Schicht nimmt die Elektronen auf und leitet sie an die Kathode weiter. Die Kathode, die ein negativ geladener Knoten ist, verwendet Sauerstoff und reagiert mit den Wasserstoffelektronen, um Elektrizität zu erzeugen. Mit ionisiertem Wasserstoff und Sauerstoff zusammen an der Kathode entsteht Wasser. Dieses Wasser wird aus der Brennstoffzelle abgelassen, um den Prozess abzuschließen.
Als wesentlicher Bestandteil der Brennstoffzelle wirkt sich eine Brennstoffzellenanode direkt auf die Leistung der gesamten Zelle aus. Der wichtigste Teil der Anode ist die Oberfläche, da hier der Wasserstoff oder Brennstoff mit der Anode reagiert. Eine Brennstoffzellenanode kann weiterhin verwendet werden, wenn die Oberfläche angelaufen ist oder repariert werden muss, aber die Brennstoffzelle beginnt weniger Strom und Wärme zu produzieren und kann mit der Zeit keine Energie mehr erzeugen.
In eine Brennstoffzellenanode sind Kanäle und Kerben eingeätzt. Nachdem der Wasserstoff ionisiert ist, muss er aus der Brennstoffzellenanode entweichen, um zum Rest des Brennstoffzellenprozesses überzugehen. Mit diesen Kanälen kann sich der ionisierte Wasserstoff gleichmäßig von der Anode in der Elektrolytschicht verteilen.
Das zur Herstellung einer Brennstoffzellenanode verwendete Metall variiert und führt zu unterschiedlichen Ergebnissen. Einige der gebräuchlichsten Materialien sind Platin, Titan und Magnesium. Platin ist am beliebtesten, weil es sich am schnellsten bewegt und eine hohe Haltbarkeit aufweist. Titan ist in der Nähe von Platin, aber es ist billiger und etwas weniger haltbar. Magnesiumanoden werden als Opferanoden bezeichnet, da sich das Magnesium schnell abnutzt. Durch diesen Verschleiß kann das Magnesium jedoch in andere Teile der Brennstoffzelle eindringen und diese Teile schützen.