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Erklärung Kathode und Anode

Erklärung Kathode und Anode

Der Wasserstoff wird auf der Anodenseite in die Zelle geleitet und durch die GDL und MPL transportiert. In der CL (Katalysatorschicht) werden die Wasserstoffmoleküle in Protonen und Elektronen gespalten. Dies ist die Anodenreaktion in der Brennstoffzelle. Die Elektronen werden über die MPL, GDL und den Anoden-Gasverteiler in den elektrischen Kreislauf und zum Verbraucher (z.B. E-Motor) gebracht. Die Protonen gelangen durch die protonendurchlässige PEM-Schicht auf die Kathodenseite der Zelle.

Auf der Kathodenseite befindet sich ein gespiegelter Stapel der porösen Schichten. Sauerstoff wird durch die Luft über den Gasverteiler in die Zelle transportiert und über die GDL und MPL homogen auf der Katalysatorschicht verteilt. Dort reagieren die Sauerstoffmoleküle mit den Protonen, die durch die Membran in die Kathodenkatalysatorschicht gelangt sind. Bei dieser Kathodenreaktion werden Elektronen verbraucht, die aus dem elektrischen Kreislauf in die Kathode gelangen. Bei der Reaktion der Protonen, Elektronen und Sauerstoffmoleküle entsteht Wasser und Wärme. Beides muss über die porösen Schichten der Kathodenseite aus der Zelle heraustransportiert werden.

Wenn das Wasser nicht abtransportiert werden kann, sammeln sich zu viele Wasser-Moleküle in der Brennstoffzelle an. Das führt zu einer hohen Kondensationsrate. Wenn sich zu viel flüssiges Wasser auf der Kathodenseite befindet, werden die Pfade blockiert, durch die der Sauerstoff die Katalysatorschicht erreichen kann. Dies kann zu einer Performance-Reduktion führen.

Wenn die Wärme nicht abtransportiert werden kann, führt dies zu Schäden an der Brennstoffzelle. Bei erhöhten Temperaturen finden Reaktionen in den Katalysatorschichten statt, die dort nicht stattfinden sollen und die das Material beschädigen. Die Oxidationsprozesse führen zu einem vorzeitigeren „Altern“ der Brennstoffzelle.