Brennstoffzellenauto von Toyota mit Wasserstoffantrieb

Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?

Eine einzelne Brennstoffzelle, die kleinste Einheit eines Brennstoffzellensystems, besteht aus einer Elektrolytmembran, zwei Elektroden (einer positiven und einer negativen) und zwei Separatoren. Brennstoffzellen gehören zu den galvanischen Zellen und erzeugen durch eine chemische Reaktion elektrische Energie. Da eine einzelne Brennstoffzelle nur eine geringe Spannung von etwa einem Volt liefert, reicht dies nicht aus, um ein Wasserstoffauto anzutreiben. Deshalb werden mehrere hundert Zellen in einer Brennstoffzellen-Einheit, dem sogenannten Fuel Cell Stack, zusammengefasst. Brennstoffzellen finden nicht nur in der Automobilindustrie Anwendung, sondern werden auch zur Energieversorgung von Gebäuden genutzt, um Wärme und Strom bereitzustellen.

Die Energiegewinnung in einer Brennstoffzelle erfolgt durch die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff. Der Wasserstoff wird an der negativen Elektrode aktiviert, wodurch Elektronen freigesetzt und ein elektrischer Strom erzeugt werden. Die zurückbleibenden Wasserstoff-Ionen wandern durch die Membran zur positiven Elektrode, wo sie mit Sauerstoff zu Wasser reagieren. Der Antrieb des Toyota Mirai kombiniert eine Brennstoffzellen-Einheit mit einer leistungsstarken Batterie, was das Fahrzeug zu einem Hybridauto macht. Die Batterie unterstützt insbesondere beim Anfahren und Beschleunigen den Brennstoffzellenantrieb.

Sicheres Fahren mit Brennstoffzellenautos

Bevor Wasserstofffahrzeuge in Serie gingen, durchliefen sie umfangreiche Sicherheitstests, bei denen Experten Millionen von Kilometern zurücklegten. Auch der Toyota Mirai wurde intensiv geprüft und hat dabei gezeigt, dass er genauso sicher ist wie jedes andere Fahrzeug aus dem Hause Toyota.

Gefahrlos auch im Falle eines Unfalls

Wasserstoff, ein gasförmiges Element mit besonderen Eigenschaften, stellt weder beim Tanken noch beim Fahren eine Gefahr dar – auch nicht im Falle eines Unfalls. Selbst wenn ein Leck im Tank äußerst unwahrscheinlich ist, sorgen Sensoren dafür, dass ein potenzieller Wasserstoffaustritt sofort erkannt wird. In einem solchen Fall schaltet sich das Fahrzeug automatisch ab und alle Sicherheitsventile schließen sich.

Eindringen von Wasserstoff wird verhindert

Zusätzlich ist der Innenraum des Fahrzeugs komplett vom Wasserstoffsystem getrennt, was das Eindringen von Wasserstoff in den Fahrgastraum verhindert. Sollte Wasserstoff freigesetzt werden, steigt er aufgrund seiner geringen Dichte schnell in die Atmosphäre auf. Im Falle hoher Temperaturen, wie sie bei einem Brand nach einem Unfall entstehen könnten, leitet ein Überdruckventil den Wasserstoff sicher nach außen ab.

Widerstandsfähige Wasserstofftanks

Die Tanks des Autos sind in einer T-Form im Unterboden angeordnet. Zwei der drei Tanks befinden sich im Bereich der Hinterachse, der dritte im Mitteltunnel des Unterbodens – gut geschützt und aus robusten Materialien gefertigt. Die Außenschicht der Tanks besteht aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff, der zusätzlich mit einem faserverstärkten Kunststoff überzogen ist, wodurch eventuelle Beschädigungen sofort sichtbar werden. Die Tanks sind sowohl gegen inneren und äußeren Druck als auch gegen Feuer äußerst widerstandsfähig.

Der Toyota Mirai: alltagstaugliches Wasserstoffauto

Die Brennstoffzellen-Technologie markiert einen Wendepunkt in der Automobilindustrie. Der Toyota Mirai, die weltweit erste Serienlimousine mit Brennstoffzellenantrieb, wurde 2014 nach fast 20 Jahren Forschung auf den Markt gebracht.

Vor über zwei Jahrzehnten setzte Toyota mit der Einführung des Prius in Japan den Grundstein für diese Entwicklung. Heute sind fast 50 Prozent unserer neu zugelassenen Privatfahrzeuge Hybridautos, was die anhaltende Vorreiterrolle von Toyota in diesem Bereich unterstreicht. Mit dem Mirai beginnt nun eine neue Ära in der Automobilbranche: das Zeitalter des Wasserstofffahrzeugs.

Im Alltag unterscheidet sich der Mirai kaum von einem herkömmlichen Auto mit Verbrennungsmotor. Der Hauptunterschied besteht darin, dass er mit Wasserstoff statt mit Benzin betankt wird und einen leistungsstarken Elektromotor statt eines Verbrennungsmotors besitzt. Die Brennstoffzelle wandelt den Wasserstoff in elektrische Energie um, wobei als einziges Nebenprodukt Wasserdampf entsteht. Zwei speziell entwickelte Tanks außerhalb des Innenraums speichern den Wasserstoff, der dann in der Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt wird.

Der Mirai bietet in jeder Fahrsituation eine herausragende Leistung und gleichzeitig nachhaltigen Fahrspaß. Die Kombination aus Brennstoffzelle und dem 134 kW (182 PS) starken Elektromotor sorgt für ein kraftvolles Fahrerlebnis ohne Einbußen bei Komfort und Leistung. Mit einer Reichweite von bis zu 650 Kilometern¹,² sind Wasserstoffautos nicht nur für den Stadtverkehr geeignet, sondern auch für längere Fahrten, bei denen sie problemlos mit Benzinern mithalten können. Der Tankvorgang dauert nur wenige Minuten und die Anzahl der Wasserstoff-Tankstellen in Österreich wächst stetig.

¹ In Anlehnung an NEFZ; bei ökonomischer Fahrweise. Messung durch Toyota beim Auftanken an einer Wasserstofftankstelle mit 700 bar Abgabedruck nach Tankstandard SAE J2601 (Umgebungstemperatur 20 °C, Druck im Wasserstofftank 10 MPa). Bei Betankung an Wasserstofftankstellen mit abweichenden Vorgaben werden andere Wasserstoffmengen zugeführt; entsprechend variiert auch die Reichweite. Auch äußere Umstände (Wetter, Verkehr etc.), Fahrzeuggewicht und Fahrstil (schnelles Anfahren, Klimaanlage etc.) beeinflussen die Reichweite. Tankstellen müssen SAE J2601 entsprechen; Fahrzeuge sind mit 700 bar 70 MPa zu betanken.
² Kraftstoffverbrauch Mirai (Wasserstoff) kombiniert: 0,76 kg/100 km, CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km.

FAQ zu Brennstoffzellenautos