Du unterscheidest chemische Energiespeicher und kontinuierliche Energiewandler.
Galvanische Zellen
Eine freiwillige Redoxreaktion kann elektrische Energie liefern, wenn Elektronen über einen äußeren Leiter fließen. Die Anode ist der Ort der Oxidation, die Kathode der Reduktion. In einer galvanischen Zelle ist die Anode der Minuspol. Ein Akku kann durch eine geeignete Ladeelektrolyse regeneriert werden.
Brennstoffzellen beurteilen
Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle setzt kontinuierlich zugeführten Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser um und liefert elektrische Energie sowie Wärme. Wasserstoff ist ein Energieträger, keine automatisch klimaneutrale Energiequelle. Gewinnung, Transport, Wirkungsgrad und Herkunft der Energie bestimmen die Gesamtbilanz.
Zusammenhänge verstehen
Die getrennten Teilreaktionen ermöglichen nutzbaren Elektronenfluss. Die Gesamtgleichung 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O beschreibt nur den chemischen Umsatz einer Wasserstoff-Brennstoffzelle. Eine Umweltbewertung braucht zusätzlich Herkunft der Stoffe, Energieaufwand, Herstellung und Betriebsbedingungen.
Vergleiche Batterie und Wasserstoff-Brennstoffzelle.
Beide koppeln Oxidation und Reduktion so, dass Elektronen über einen äußeren Stromkreis fließen können.
Eine Batterie enthält die für ihren Betrieb vorgesehenen Reaktionsstoffe im System.
Eine Brennstoffzelle erhält Brennstoff und Oxidationsmittel fortlaufend; bei H₂/O₂ entsteht im Gesamtumsatz Wasser.
Ergebnis: Batterien und Brennstoffzellen wandeln chemische in elektrische Energie um, unterscheiden sich aber in der Stoffzufuhr.
Typischen Fehler vermeiden
Wasser als Reaktionsprodukt beweist nicht allein eine emissionsfreie gesamte Energiekette. Die Wasserstoffherstellung gehört zur Bilanz.
Prüfe dein Verständnis
Wie heißt das Produkt der Gesamtreaktion einer H₂/O₂-Brennstoffzelle?
Lösung und Begründung
Wasser
Die Gesamtgleichung lautet 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O.