Das Funktionsprinzip von Wasserstoff-Brennstoffzellen ist im Wesentlichen die Rückreaktion von elektrolysiertem Wasser. Bereits in den 1830er Jahren erkannten ausländische Wissenschaftler die Rückreaktion von elektrolysiertem Wasser und erzeugten elektrischen Strom. Bisher wurden Brennstoffzellen vor allem in Spezialgebieten wie der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Im letzten Jahrzehnt haben Brennstoffzellen mit dem zunehmenden Bewusstsein für globalen Umweltschutz, Reduzierung des Energieverbrauchs und nachhaltige Entwicklung zunehmend Aufmerksamkeit und Entwicklung erfahren.
Der Arbeitsprozess einer Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine Technologie, die Wasserstoff mit Luftsauerstoff zu Wasser H2O verbindet und elektrische Energie freisetzt. Es zeichnet sich durch niedrige Betriebstemperatur und schnelle Startgeschwindigkeit aus. Er eignet sich besonders für den Einsatz als Power-Akku.
Schritt 1: Wasserstoff gelangt durch ein Rohr oder eine Luftleitplatte zur Anode. Unter der Wirkung des Anodenkatalysators werden die Wasserstoffmoleküle zu positiv geladenen Wasserstoffionen (Protonen) ionisiert und geben negativ geladene Elektronen ab.
Schritt 2: Wasserstoffionen gelangen durch den Elektrolyten (Protonenaustauschmembran) zur Kathode, und Elektronen gelangen durch den externen Kreislauf zur Kathode. Die Elektronen bilden im äußeren Stromkreis einen Strom und über entsprechende Verbindungen kann elektrische Energie an die Last abgegeben werden.
Schritt 3: Am anderen Ende der Batterie gelangt Sauerstoff (Luft) durch das Rohr oder die Luftleitplatte zur Kathode. Unter der Wirkung des Kathodenkatalysators reagiert der Sauerstoff mit Wasserstoffionen und Elektronen zu Wasser.
Es gibt viele Arten von Brennstoffzellen und der Unterschied zwischen ihnen ist der Elektrolyt. Eine Wasserstoffbrennstoffzelle besteht aus einer Bipolarplatte (Anode, Kathode) und einer Protonenaustauschmembran. Der Wasserstoffbrennstoff wird an der Anode oxidiert, das Oxidationsmittel wird an der Kathode reduziert und die Protonenaustauschmembran dient als Elektrolyt. Beide Pole enthalten Katalysatoren, die die elektrochemischen Reaktionen an den Elektroden beschleunigen.