Metall-Luft-Zelle (Metal-Air-Cell)

Neben den Brennstoffzellen soll an dieser Stelle auch eine Batterietechnologie erwähnt werden, die häufig im Umfeld der Brennstoffzelle genannt wird - die Metall-Luft-Zelle. Bei der Metall-Luft-Zelle handelt es sich um eine sogenannte Primärbatterie, die eine hohe Energiedichte ermöglicht. Im folgenden eine Übersicht der Metall-Luft-Zellen:

Funktionsweise der Metall-Luft-Zelle am Beispiel der Zink-Luft-Zelle

Reaktion an der Anode: Zn + 2 OH --> ZnO + H₂O + 2e Reaktion an der Kathode: ½O₂ + H₂O + 2e --> 2 OH - Geamtreaktion: 2Zn + O₂ --> 2ZnO

Der Aufbau einer Zink-Luft-Zelle besteht aus einer Anode aus Zink, die in einen Elektrolyten (Kalilauge) taucht. Die Kathode bildet meist ein luftdurchlässiger und elektisch leitender Kohlenstofflayer, der dafür sorgt, dass Luftsauerstoff mit dem Elektrolyten in Kontakt kommt. Dadurch wird das metallische Zink zu ZnO oxidiert und eine elektrische Spannung von ca. 1,4V stellt sich zwischen Anode und Kathode ein. Das System arbeitet solange bis die Zinkelektrode komplett aufgebraucht ist. Bei Verwendung von Zink ist es möglich das ZnO elektrolytisch wieder in Zn und O₂ aufzuspalten und damit einen geschlossenen Stoffkreislauf zu realisieren (siehe Electric Fuel Corp. www.electric-fuel.com)

Funktionsweise Zink-Luft-Zelle (Quelle: www.electric-fuel.com)

Die Energie der Metall-Luft-Zellen steckt in den verwendeten Metallen Zink, Aluminium und Magnesium, die mit ihren hohen Energiedichten sehr effiziente Energiespeicher darstellen. Insbesondere Zink ist sehr günstig und damit sehr gut geeignet kostengünstige Batteriesysteme herzustellen. Der Vergleich mit den Brennstoffzellen rührt daher, dass mehrere Hersteller Systeme entwickelt haben, bei denen die verbrauchten Metallelektroden ausgetauscht und durch neue ersetzt werden. Dadurch entsteht ein System ähnlich wie bei der Brennstoffzelle bei der Strom produziert wird solange Wasserstoff angeboten wird. Damit solche Systeme gut funktionieren muss der Elektrolyt zirkulieren und die entstehenden Metalloxide müssen aus dem Elektrolyt herausgefiltert werden.

Der Anwendungsbereich von Metall-Luft-Zellen reicht von Mobiltelefonen bis hin zu Antrieben von PKW's und Bussen. Hersteller dieser Technologie sind: