Brennstoffzelle für Laptops

Brennstoffzelle für Laptops

Spätestens nach sechs Stunden schauen mobile Laptop-Nutzer in die Leere ihres erloschenen Displays. Während die Hersteller von Lithium-Ionen-Akkus um jedes Prozent Leistungssteigerung kämpfen, könnten kleine Brennstoffzellen die Unabhängigkeit von der Steckdose deutlich vergrößern. So entwickelt der japanische Elektronikkonzern NEC ein solches Minikraftwerk, das im Prinzip aus der Reaktion von Protonen und Sauerstoff zu Wasser und Strom ein Laptop rund fünf Stunden lang versorgen kann.

Photo: Laptop mit dem Prototyp eines Brennstoffzellen-Akkus. (Foto: NEC)


Dabei nutzt der Prototyp mit einer durchschnittlichen Leistung von 14 Watt den flüssigen Alkohol Methanol als Brennstoff. Der Schlüssel zu dieser Leistungsfähigkeit ihrer „Direkt-Methanol-Brennstoffzelle“ liegt laut den NEC-Forschern in der einzigartigen Elektrode aus winzigen Kohlenstoff-Nanohörnchen. In filigranen Büscheln gewachsen, gewährleisten diese kleinen, gebogenen, zwei bis vier Nanometer dünnen Schwestern der Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine größere aktive Oberfläche für die katalytische Umsetzung des Methanols als herkömmliche Kohleelektroden. Auf den vielen etwa 100 Nanometer großen Nanobüscheln finden rund 20 Prozent mehr Katalysator-Partikel aus Platin Platz. Im Betrieb oxidiert an diesem Edelmetall Methanol mit Wasser zu Kohlendioxid. Bei dieser Reaktion entstehen Protonen, die durch eine Membran zur Kathode der Zelle laufen und sich mit dem Sauerstoff der Luft wiederum zu Wassermolekülen verbinden. Parallel laufen Elektronen über den Nutzstromkreis und liefern bei 12 Volt Spitzenleistungen von 24 Watt mit einer Leistungsdichte von 50 mW/cm ². Ein großer Vorteil in der direkten Umsetzung von Methanol zu Wasser und Strom liegt im Verzicht auf einen so genannten Reformer. Mit diesem wird in größeren, verfügbaren Brennstoffzellen in einem Zwischenschritt erst reiner Wasserstoff aus dem Alkohol gewonnen. Erst dann lässt sich das Gas zur Stromgewinnung nutzen.

Die PEM-Brennstoffzelle (Polymer-Elektrolyt-Membran) der NEC-Entwickler wiegt knapp ein Kilogramm und kann mit 300 Millilitern Methanol „betankt“ werden. In diesem Jahr soll eine Kleinserie auf Langzeitstabilität und Leistungs­fähigkeit getestet werden. Für ein ausgereiftes Modell des mobilen Kraftwerks erwartet NEC optimistisch eine Laptop-Laufzeit von bis zu 40 Stunden. In Deutschland arbeiten Forscher der Münchner Firma Smartfuelcell und vom Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme in Freiburg an Brennstoffzellen für den mobilen Einsatz im Laptop.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, April 2004