Brennstoffzellen geben im Betrieb Wärme ab, die sich beim Heizen intelligent nutzen lässt. Für die Sicherheit und einen hohen Wirkungsgrad der Brennstoffzelle sorgen dabei leistungsfähige Dichtungswerkstoffe.
Ein effizientes Heizsystem für Privathaushalte: Die mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle erzeugt Strom, der zum Beispiel zum Aufladen von E-Autos genutzt werden kann. Die Abwärme der Brennstoffzelle dient zum Heizen des Gebäudes.
Frenzelit
Wie können wir künftig nachhaltig und umweltfreundlich heizen? Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, die Treibhausgasemissionen von Gebäuden bis zum Jahr 2030 um zwei Drittel im Vergleich zu 1990 zu senken. Hier kommt die Brennstoffzelle ins Spiel: Sie erzeugt in einer chemischen Reaktion aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom, Wärme und Wasser. Im Gegensatz zum Brennstoffzellen-Fahrzeug wird im Haus sowohl Strom als auch Wärme benötigt, das steigert den Wirkungsgrad dieser Technologie signifikant.
Dabei muss das komplette Heizsystem aber gut abgedichtet sein, es darf kein Gas entweichen. Denn sowohl Wasserstoff als auch Erdgas können zusammen mit dem Luftsauerstoff ein explosives Gemisch bilden. Da Wasserstoffmoleküle extrem klein sind, ist es entsprechend schwierig, Zuleitungen, Heizung und Aggregate wirksam abzudichten. Zugleich steigt mit hochleistungsfähigen Dichtungen innerhalb der Brennstoffzelle nicht nur die Sicherheit, sondern auch der Wirkungsgrad.
Zuverlässige Abdichtung bei Brennstoffzellen
Die Dichtungen finden sich in verschiedenen Bereichen der Brennstoffzellen. Sie kommen zum Einsatz zwischen den Stacks, den einzelnen Zellen, um ein Austreten der Brenngase und des Elektrolyten zu vermeiden. Zudem schirmen diese Dichtungen die Bipolarplatten, die den erzeugten Strom leiten, gegeneinander ab und verhindern so einen Kurzschluss. Außerdem dichten sie auch die Zuleitungen ab, in denen die Gase Wasserstoff und Sauerstoff transportiert werden.
An Stacks und Zuleitungen wird nicht unbedingt der gleiche Dichtwerkstoff eingesetzt: Um die Bipolarplatten elektrisch voneinander zu trennen, ist als Dichtwerkstoff ein guter Isolator gefragt. Umgekehrt kann bei den Zuleitungen ein elektrisch leitfähiges Dichtungsmaterial gefordert sein, um Strom abfließen zu lassen. Damit wird verhindert, dass sich das Bauteil elektrisch auflädt.
Auch der Elektrolyt im Inneren der Stacks, der meist flüssig ist, muss abgedichtet werden. Oft handelt es sich um ein herausforderndes Medium, wie starke Laugen bei der alkalischen Brennstoffzelle, das die Dichtungen angreifen kann. Außerdem muss der Dichtwerkstoff beständig gegenüber den Gasen Wasserstoff und Sauerstoff sein. Hinzu kommen bei einigen Brennstoffzellen-Varianten hohe Temperaturen von mehr als 500 °C, denen das Dichtungsmaterial standhalten muss. Auch die Lebensdauer der Werkstoffe sollte hoch sein, um die Brennstoffzelle wartungsarm und lange lauffähig zu halten.