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Freitag, 22.12.2017
Honda Brennstoffzellen-Motorrad | fuel cell motorycle


Honda: Patent auf Brennstoffzellen-Motorrad


Am 5. Oktober hat Honda in den Vereinigten Staaten ein Patent auf ein Motorrad mit Brennstoffzelle erhalten. Sollte sich die Technologie als großserientauglich erweisen, wäre damit das Reichweitenproblem elektrisch angetriebener Motorräder gelöst.

Honda hat mit der Brennstoffzellentechnologie im Automotive-Bereich bereits Erfahrungen gesammelt. Mit der Limousine Clarity stellte das Unternehmen im Frühjahr dieses Jahres bereits die zweite Generation eines Brennstoffzellen-Pkw vor. Nun sind die Japaner noch einen Schritt weiter gegangen und haben ein Patent auf ein Brennstoffzellenmotorrad angemeldet.

Brennstoffzellen haben das Potenzial, eines der Hauptprobleme elektrischer Mobilität zu lösen: Die geringe Reichweite. Diese ist bedingt durch die geringe Energiedichte bisheriger Speichermedien – vulgo-Batterien. Der Vorteil der Brennstoffzelle besteht darin, dass eine hohe Menge Energie in Form von flüssigem Wasserstoff gespeichert ist. Dieser reagiert in der Zelle mit Luftsauerstoff zu Wasser. Die bei der kontrollierten Reaktion freiwerdende Energie wird unmittelbar in Strom umgewandelt.

Stichwort: Brennstoffzelle
Eine Brennstoffzelle (engl.: fuel cell) dreht gleichsam den Prozess der Elektrolyse um. Während bei letzterer durch Einsatz von elektrischer Energie Wasser (H2O) in die Elemente Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufgespalten wird, entsteht in der Brennstoffzelle durch die Reaktion beider Gase elektrische Energie. Der Clou der Brennstoffzelle besteht darin, dass die Reaktion im Gegensatz zur Knallgasexplosion langsam und kontrolliert abläuft. Zudem wird die Energie nicht in Form von Wärme, sondern als elektrischer Strom freigesetzt.
Hierzu verfügt die Brennstoffzelle über einen spezifischen Aufbau aus drei aufeinander liegenden Schichten. Die beiden äußeren Schichten bestehen aus einem Stoff mit Katalysator-Eigenschaften, meist Platin oder Palladium. In ihnen wird jeweils Wasserstoff (Anode) respektive Sauerstoff (Kathode) zugeführt.
Die mittlere Schicht besteht aus einem Elektrolyten. Dieser hat die Eigenschaft, nur Protonen (H+-Ionen), nicht aber Elektronen (e-) oder die H2- und O2-Moleküle durchzulassen.
Der Katalysator auf der wasserstoffführenden Seite spaltet die H2-Moleküle in H+-Ionen auf. Diese positiv geladenen Teilchen wandern durch den Elektrolyten auf die Kathodenseite, auf der sich der Sauerstoff (O2) befindet, um mit diesem zu Wasser (H2O) zu reagieren. Die bei der Aufspaltung der Wasserstoffmoleküle freigesetzten negativ geladenen Elektronen werden vom leitfähigen Trägermaterial der Anode aufgenommen. Wird nun ein Stromkreis zwischen Kathode- und Anode geschlossen, wandern die Elektronen zur Kathode. Dies ist der nutzbare elektrische Stromfluss.
Da die Spannung einer einzelnen Zelle nur 1,23 Volt beträgt, müssen für technische Anwendungen mehrere Zellen in Reihe geschaltet werden.
Eine Weiterentwicklung der Brennstoffzelle stellt die reversible Brennstoffzelle dar, die Energieerzeugung mit Energiespeicherung kombiniert.
Wasser ist der einzige Stoff, der beim Betrieb einer Brennstoffzelle frei wird. Umweltfreundlich ist die Technologie dennoch nur dann, wenn der Wasserstoff mit regenerativen Energien gewonnen wird. Das hochreaktive Gas kommt in der Natur nämlich so gut wie nicht rein vor und muss unter Einsatz beträchtlicher Energiemengen → aus Wasser gewonnen werden.

Im stationären Einsatz und zur Energieversorgung von U-Booten oder auch Raumsonden haben sich Brennstoffzellen bereits sehr gut bewährt. Für die Verwendung der Technologie in Landfahrzeugen bestehen jedoch zwei Hauptprobleme. Zum einen ist Wasserstoff ein extrem reaktionsfreudiges Gas. Wer an den Chemieunterricht zurückdenkt, wird sich erinnern, dass Knallgasexplosionen das Zeug haben, selbst hartgesottene Dauerschläfer in der letzten Bank aufzuwecken. Die Technik eines Brennstoffzellenfahrzeugs muss also eine Leckage des wasserstoffführenden Systems selbst bei einem schweren Unfall ausschließen.

Zum anderen ist man derzeit weit von einer flächendeckenden und sicheren Verfügbarkeit des leicht entzündlichen Wasserstoffes entfernt.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat sich Honda mit starken Partnern zusammengeschlossen. Gemeinsam mit den Mitbewerbern Nissan und Toyota sowie einem japanischen Energieversorger will man am Aufbau eines flächendeckenden Netzes von Wasserstoff-Tankstellen arbeiten. Finanzielle Unterstützung kommt von der Development Bank of Japan.

Der vollständige Text der Patenschrift zum Brennstoffzellen-Motorrad lässt sich online einsehen.

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