Brennstoffzellen-Stack Honda FCX Limousine - Baujahr 2005 - (c) Honda, Japan Schnittmodell Brennstoffzellen-Stack Honda FCX Limousine - Baujahr 2005 - (c) Honda, USA
Der Brennstoffzellen-Stack der FCX Limousine des Jahres 2005

Dieser Brennstoffzellen-Stack wiegt nur noch 67 kg und besitzt ein Volumen von nur noch 54 ltr. (bei einer Leistung von 100 kW) aufgrund seines genial einfachen V Flow-Konzepts, bei dem die Brennstoffe (Wasserstoff und Sauerstoff) den Zellen von oben zugeführt werden und das "Abwasser" durch die Schwerkraft schneller nach unten abfließen kann. Dieser vertikale Zu- bzw. Abfluß effektivieren das System, was zu einer stabileren Stromerzeugung führt und gleichzeitig ermöglicht, die Strömungskanäle um 17 % zu verkleinern, d. h. hier sie schmaler auszuführen als sie im Vergleich zur vorherigen Generation des Brennstoffzellen-Stacks hoch waren, was wiederum entscheidend dazu beiträgt, dünnere Brennstoffzellen und damit kompaktere Brennstoffzellen-Stacks herzustellen.

Schematischer Aufbau Brennstoffzellen-Stack FCX Limousine - Baujahr 2005 - (c) Honda, USA
Schematischer Aufbau des Brennstoffzellen-Stack der FCX Limousine des Jahres 2005

In Sachen Energie-Ausbeute wird das V Flow-Konzept durch wellenförmige Strömungskanäle unterstützt. Die Wellenform verlängert den Strömungsweg und damit die Oberfläche der Protonen-durchlässigen Membran, weshalb mehr Protonen die Membran passieren können und somit mehr Strom erzeugt werden kann. Gleichzeitig sorgt die Wellenform der Strömungskanäle für eine bessere Verteilung der Brennstoffe über die Elektroden, was wiederum dazu führt, daß mehr Strom erzeugt werden kann. Insgesamt berechnete Honda, daß etwa 10 % mehr Strom durch die Wellenform der Strömungskanäle erzeugt wird, als das bei geraden Strömungskanälen der Fall wäre.

Das V Flow-Konzept besitzt neben der verbesserten Energie-Ausbeute einen willkommenen Nebeneffekt in Bezug auf das Problem Systemtemperatur. Weil die Kühlmittelkanäle horizontal angeordnet werden konnten, hat die Schwerkraft keinen Einfluß auf die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels und eine gleichmäßigere Kühlung des stromerzeugenden Bereichs der Brennstoffzelle ist die Folge. Dadurch wurde Honda in die Lage versetzt, statt wie üblich jede Brennstoffzelle mit einer eigenen Kühlschicht auszustatten, für zwei nebeneinander stehende Brennstoffzellen nur eine Kühlschicht vorzusehen. Das reduzierte die Länge des Brennstoffzellen-Stack um 20 % und dessen Gewicht um 30 % im Vergleich zum vorherigen Brennstoffzellen-Stack. Die Halbierung der Anzahl der Kühlmittelkanäle verringert das Kühlmittelvolumen. Zusammen mit den wellenförmigen Strömungskanälen und der kompakten Bauweise des Brennstoffzellen-Stack wird dessen Wärme-Masse um 40 % reduziert. Die positive Folge davon ist, daß bei einer Umgebungstemperatur von -20 °C der Brennstoffzellen-Stack bereits nach einem Viertel der Zeit, die der Brennstoffzellen-Stack der vorherigen Generation benötigt, die Hälfte seiner Leistung erzeugt. Honda berechnete, daß damit ein Start des Fahrzeugs sogar bei -30 °C möglich ist.