Geschichte der Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ist keine neue Technologie. Bereits im Jahr 1839 fand Sir William Grove das Prinzip, in Umkehrung der Elektrolyse aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom zu erzeugen.

Doch diese Technik konnte sich nicht gegen den Explosionsmotor, Dampfmaschinen und später Dampfturbinen in der Erzeugung mechanischer und elektrischer Energie durchsetzen. In den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts entdeckte die amerikanische NASA Brennstoffzellen als ideales Bordkraftwerk für Raumschiffe. Die Zellen sind kompakt und emittieren bei Wasserstoffbetrieb reines Wasser, das als Trinkwasser für die Astronauten verwendet werden kann. Die ersten Brennstoffzellen wurden in Gemini-Kapseln eingesetzt. In den heutigen Space Shuttles sorgen drei Brennstoffzellenmodule für maximal 12 Kilowatt Leistung – für das Trinkwasser und die Kühlung des Raumschiffs.

Seit gut 30 Jahren arbeiten immer mehr Wissenschaftler an „terrestrischen“ Anwendungen der Brennstoffzelle. Pioniere konstruierten schon in den sechziger Jahren erste Brennstoffzellen-Vehikel. In den achtziger und neunziger Jahren wurden in Europa, Japan und den USA viele Kleinkraftwerke als stationäre Testanlagen gebaut, hinzu kommt eine wachsende Flotte von Prototypen für Nutz- und Personenfahrzeuge. Seit einigen Jahren entwickeln die Ingenieure miniaturisierte Brennstoffzellen, die beispielsweise in Laptops oder bei weiterer Kompaktierung auch in Handys eingesetzt werden können.

In Deutschland hat die Forschung an Brennstoffzellen eine lange Tradition. Franz Fischer beispielsweise, der erste Direktor des Mülheimer Kaiser-Wilhelm-Instituts für Kohlenforschung (heute: Max- Planck-Institut für Kohlenforschung) hielt am 30. Mai 1921 auf der Jahresversammlung Deutscher Elektrochemiker einen bemerkenswerten Vortrag. Der bekannte Elektrochemiker bezeichnete in diesem Vortrag die „elektrochemische Verbrennung [von Kohle] unter Stromerzeugung …“ als eines der Hauptarbeitsgebiete seines Instituts. Dazu skizzierte Fischer ein technisches Verfahren, in dem aus Kohle in einem mehrstufigen Prozess elektrische Energie gewonnen werden sollte. Die letzte Stufe war eine Brennstoffzelle, die aus Gas schließlich Strom produzieren sollte. Das Verfahren wurde zwar nie verwirklicht, aber an der Brennstoffzelle wurde damals bereits in Mülheim geforscht.

Heute sind es insbesondere die Helmholtz-Zentren in Jülich und in Stuttgart sowie Institute der Fraunhofer-Gesellschaft, die sich mit bedeutendem Ressourceneinsatz der Entwicklung von Brennstoffzellen und Aspekten der Wasserstofftechnik widmen.