Die Phosphorsaure Brennstoffzelle

Die Phosphorsaure Brennstoffzelle - PAFC, ist der am weitesten entwickelte Brennstoffzellentyp und hat die größte technologische und wirtschaftliche Reife erlangt.

Auf Grund ihrer hohen Betriebstemperatur ist sie ideal für den Einsatz in Blockheizkraftwerken. Sie arbeitet mit hoch konzentrierter Phosphorsäure als Katalysator, die in eine Gelmatrix eingebunden ist.

Als Reduktgase benötigt die PAFC Luftsauerstoff und Wasserstoff. Nachteilig ist, das bei Temperaturen unter 42°C die Phosphorsäure irreversibel auskristallisiert. Die Brennstoffzelle wird damit unbrauchbar

Die PAFC wird ausschließlich für die Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt.

Die PAFC war die erste kommerziell verfügbare Brennstoffzelle. In Einheiten mit einer elektrischen Leistung von 200 kW und einer thermischen Leistung von 220 kW wird sie von der amerikanischen Firma ONSI angeboten. Bisher wurden weltweit rund 200 PAFC-Anlagen installiert (Stand Mai 2000).

Schritt 1
Die in zwei Kreisläufen getrennten Gase Sauerstoff und Wasserstoff wandern vom Gasraum in den Katalysator.

Schritt 2
Die Wasserstoffmoleküle (H2) werden durch den Katalysator in zwei H+ Atome (Protonen) gespalten. Dabei gibt jedes Wasserstoffatom sein Elektron ab.

Schritt 3
Die Protonen wandern durch den Elektrolyten (hoch-konzentrierte Phosphorsäure) zur Kathodenseite.

Schritt 4
Die Elektronen wandern von der Anode zur Kathode und bewirken einen elektrischen Stromfluß, der einen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt.

Schritt 5
Jeweils vier Elektronen an der Kathode rekombinieren mit einem Sauerstoffmolekül.

Schritt 6

Die nun entstandenen Sauerstoff-Ionen sind negativ geladen und wandern zu den positiv geladenen Protonen.

Schritt 7
Die Sauerstoff-Ionen geben ihre beiden negativen Ladungen an zwei Protonen ab und oxidieren mit diesen zu Wasser.