Wie funktioniert die Methanol-Brennstoffzelle?

Inhalt

• Vorteile der Methanol-Brennstoffzelle
• Nachteile von Methanol als Kraftstoff
• Wie ist der Ablauf in der Brennstoffzelle?
• Die Zukunft der Methanol-Brennstoffzelle
• Die Gegenwart der Methanol-Brennstoffzelle
• Das Wasserstroff-Auto als Vorreiter
• Fazit zur Methanol-Brennstoffzelle

Vorteile der Methanol-Brennstoffzelle

Ein großer Vorteil ist die längere Reichweite, die mit einer Methanol-Brennstoffzelle erzielt werden kann. Durch die höhere Energiedichte des Methanols ist der Wirkungsgrad höher. Das bedeutet, das Auto kann theoretisch eine größere Strecke zurücklegen, bevor eine Nachbetankung erforderlich ist. Das kann gerade für Nutz- oder Langstreckenfahrzeuge sinnvoll sein, bei denen eine große Reichweite wichtig ist.

Die Umweltfreundlichkeit ist ein weiterer Pluspunkt des Methanols. Fahrzeuge mit solchen Brennstoffzellen stoßen im Betrieb keine schädlichen Abgase aus. Die einzigen Emissionen sind Wasser und geringe Mengen an Kohlendioxid. Dies trägt zur Verbesserung der Luftqualität und zur Verringerung der Umweltauswirkungen des Verkehrs bei. Außerdem reduziert die Brennstoffzelle die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen.

Methanol lässt sich aus verschiedenen Quellen herstellen, einschließlich erneuerbarer Energien wie Biomasse. Das trägt zur Diversifizierung der Energieversorgung bei. Die Brennstoffzelle selbst hat den gleichen Vorteil wie ein Elektromotor: Es wird saubere, elektrische Energie gewonnen. Gleichzeitig ist ihre Bauart leichter als bei Autos, die über eine Batterie angetrieben werden.

Nachteile von Methanol als Kraftstoff

Auch wenn Methanol sich auf mehrfache Weise gewinnen lässt, ist seine Verfügbarkeit in der Realität begrenzt. Zunächst erfordert es, die Produktionskapazitäten zu erhöhen, um eine entsprechende Nachfrage zu bedienen. Aktuell verläuft die Herstellung von Methanol nicht klimaneutral und produziert CO2. Eine Infrastruktur für Massenherstellung gibt es ebenfalls noch nicht.

Der wohl größte Nachteil ist im Moment der Grad an Forschung und das Fehlen serienmäßiger Produkte. Da die Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, ist die Fertigung einer Brennstoffzelle enorm teuer. Erst durch Weiterentwicklung und Großproduktionen können Skalierungseffekte entstehen, die die Preise senken.

Auch die Infrastruktur der Tankstellen muss geändert werden. Zwar lässt sich Methanol genauso leicht betanken und transportieren wie Benzin oder Diesel und bedarf ähnlicher Anforderungen. Dennoch ist es notwendig, die logistischen Prozesse erst zu erstellen und zu integrieren.

Ein Nachteil, den sich Methanol mit Diesel und Benzin teilt, ist seine Giftigkeit. Der Stoff gelangt unter anderem durch die Atemwege in den Körper und kann schwere gesundheitliche Schäden verursachen. Methanol-Betankungen und -Brennstoffzellen müssen also enorm sicher und zuverlässig sein. Wie die Methanol-Herstellung selbst, bedarf das einer ausgiebigen Forschung und damit hohen Investitionskosten für die Entwickler.

Wie ist der Ablauf in der Brennstoffzelle?

In der Brennstoffzelle wird Methanol an einer Anode oxidiert und erzeugt dabei Elektronen und Protonen. Die Elektronen fließen über einen externen Stromkreis, das erzeugt elektrische Energie. Währenddessen gelangen die Protonen durch einen Elektrolyten zur Kathode. An der Kathode reagieren die Protonen, die Elektronen und der Sauerstoff aus der Luft und bilden Wasser als Nebenprodukt. Dieser Prozess erzeugt elektrische Energie, die das Fahrzeug antreibt.

Die Methanol-Brennstoffzelle weist damit in ihrem Aufbau starke Ähnlichkeiten zu anderen Brennstoffzellen auf, wie beispielsweise der Wasserstoff-Brennstoffzelle. Der Unterschied ist, dass sie im Gegensatz zu letzterer direkt mit flüssigem Methanol betrieben wird. Das vereinfacht den Umgang mit dem Brennstoff und erleichtert die Infrastruktur für die Betankung.

Die Zukunft der Methanol-Brennstoffzelle

Alle großen Autobauer haben sich mittlerweile der Elektromobilität verschrieben und die Forschungen an der Methanol-Brennstoffzelle eingestellt. Durch die Marktbedingungen sowie den Ambitionen der Regierungen der Industriestaaten wird sich das in den nächsten Jahren voraussichtlich nicht ändern. Statt in die Brennstoffzelle werden die großen Automobilkonzerne ihre Kapazitäten weiter in die Verbesserung ihrer E-Autos und deren Batterien investieren.

Die Gegenwart der Methanol-Brennstoffzelle

Aktuell gibt es nur ein einziges Auto, das mit einer Methanol-Brennstoffzelle ausgestattet ist, das RG Nathalie. Es wurde vom deutschen Ingenieur Roland Gumpert entwickelt und wird über Gumpert Aiways Automobile vertrieben. Das Gewicht des Autos liegt bei 1,2 Tonnen. Die maximale Leistung beträgt 544 PS. In der Theorie produziert es keinerlei CO2 Emissionen und bezieht die Energie für seine vier Elektromotoren vollständig aus Methanol.

Nach ausführlichen Testfahrten ist das RG Nathalie jedoch in die Kritik geraten. Wie sich herausstellte, war die Energie, die aus der Methanol-Brennstoffzelle gewonnen wurde, zu klein, um das Auto auf die gewünschte Geschwindigkeit zu bringen. Auch die Reichweite war geringer als von Gumpert angegeben. In der Realität erhielt das Fahrzeug wohl zusätzlich Energie aus der Steckdose. Nachdem der RG Nathalie zunächst ein großes Medienecho produzierte, ist es seit 2022 still um ihn geworden.

Wie Gumpert später zugab, handelt es sich bei dem Fahrzeug nicht um die versprochene Revolution, die nun die Methanol-Brennstoffzelle auf den Markt bringt, sondern um ein Auto, das eher mit anderen Elektrofahrzeugen vergleichbar ist. Sowohl Experten als auch Roland Gumpert sind sich einig, dass die E-Mobilität die Zukunft darstellt und es bei der Brennstoffzelle so schnell nicht weitergehen wird.

Das Wasserstroff-Auto als Vorreiter

Im Bereich der Wasserstoffautos ist die Menge an Modellen klein. So gibt es aktuell beispielsweise den Toyota Mirai (Wasserstoffverbrauch kombiniert: 0.89 - 0.79 kg/100km; CO2-Emissionen kombiniert: 0 g/km²). Doch auch in diesem Segment liegen die Forschungen und Entwicklungen der Autobauer weitestgehend auf Eis, sodass in naher Zukunft keine neuen Modellgenerationen zu erwarten sind.

Wie auch beim Methanol gibt es keine flächendeckenden Wasserstofftankstellen. Das erschwert die Akzeptanz und die Nutzbarkeit der Technologie. Außerdem erfordert die Herstellung von Wasserstoff enorm viel Energie und ist damit teuer. Das Element lässt sich nicht einfach abbauen, sondern benötigt aufwendige Prozesse, um es zu gewinnen. Diese Prozesse verbrauchen mehr Energie als für die gleiche Ladekapazität für ein E-Auto nötig ist. Das macht Wasserstoff als Antriebsart unattraktiv, zumal die Umwandlungsprozesse häufig hohe Mengen an CO2 produzieren.

Fazit zur Methanol-Brennstoffzelle

Die Idee der Methanol-Brennstoffzelle klingt durchweg positiv: Ein nachhaltiger Brennstoff wird durch ein emissionsfreies Verfahren in elektrische Energie umgewandelt. In der Theorie ist der Antrieb sicher und die Bauweise im Vergleich zu reinen E-Autos gewichtsreduziert. Es sollte die Weiterentwicklung des Wasserstoffautos werden. Mittlerweile ist die Forschung zum Erliegen gekommen und die Methanol-Brennstoffzelle hat den Mobilitätskampf gegen das Elektroauto vorerst verloren.