Eine Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) funktioniert durch die elektrochemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, um elektrische Energie zu erzeugen. Hier ist eine vereinfachte Erklärung des Prozesses: 1. **Wasserstoffzufuhr**: Wasserstoffgas (H₂) wird an die Anode der Brennstoffzelle geleitet. 2. **Anodenreaktion**: An der Anode wird das Wasserstoffgas durch einen Katalysator (meist Platin) in Protonen (H⁺) und Elektronen (e⁻) aufgespalten: \[ \text{H}_2 \rightarrow 2\text{H}^+ + 2\text{e}^- \] 3. **Protonenleitung**: Die Protonen wandern durch die Protonenaustauschmembran (PEM) zur Kathode. Diese Membran ist speziell dafür ausgelegt, nur Protonen durchzulassen und keine Elektronen. 4. **Elektronenfluss**: Die Elektronen, die an der Anode freigesetzt wurden, können die Membran nicht durchqueren und fließen stattdessen durch einen externen Stromkreis zur Kathode. Dieser Elektronenfluss erzeugt den elektrischen Strom, der genutzt werden kann. 5. **Sauerstoffzufuhr**: An die Kathode wird Sauerstoff (O₂) aus der Luft zugeführt. 6. **Kathodenreaktion**: An der Kathode reagieren die Protonen, die durch die Membran gewandert sind, mit den Elektronen aus dem externen Stromkreis und dem Sauerstoff zu Wasser (H₂O): \[ 4\text{H}^+ + 4\text{e}^- + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} \] 7. **Wasserabgabe**: Das erzeugte Wasser wird als Abfallprodukt abgeführt. Zusammengefasst: In einer PEM-Brennstoffzelle wird Wasserstoff an der Anode in Protonen und Elektronen aufgespalten. Die Protonen wandern durch die Membran zur Kathode, während die Elektronen durch einen externen Stromkreis fließen und dabei elektrischen Strom erzeugen. An der Kathode reagieren die Protonen und Elektronen mit Sauerstoff zu Wasser.