Eine der ersten Anwendungen von Brennstoffzellen, die auf deren vorteilhaften Eigenschaften beruhte, war im US-Weltraumprogramm. Drei Alkalische Brennstoffzellen-Module erzeugten 12 KW elektrischer Leistung während den Apollo-Missionen in den 60er Jahren. Im Jahr 1970 entwickelte Prof. Karl Kordesch von der Universität Graz, Österreich, das erste offiziell vorgestellte brennstoffzellenangetriebene Auto. Das war ein Hybrid-Auto mit einer 6 KW AFC Blei-Säure-Batterien und einem 20 KW Gleichstrommotor. Seitdem werden die mobilen Anwendungen in nahezu allen Bereichen des motorisierten Transportwesens, für Wasser-, Luft- und natürlich Landfahrzeuge, getestet. Beispiele für aktuelle Projekte zum Einsatz von Brennstoffzellen sind U-Boote, Fähren, Flugzeuge und Motorräder. Brennstoffzellen sind aber nicht in allen Fällen die Hauptenergiequelle. Sie sind interessant für die unterstützende (elektrische) Leistungsversorgungen in Kombination mit Verbrennungsmotoren. Durch die Investition von jährlich mehreren Millionen Dollar in die Forschung und Entwicklung, ist die Automobilindustrie der treibende Faktor bei der Brennstoffzellen-Entwicklung. 

Nahezu alle Automobilhersteller beschäftigen sich mit der Brennstoffzellen-Entwicklung. In den letzten Jahren wurden mehr umweltfreundliche Alternativen zum internen Verbrennungsmotor (IV-Motor) gesucht. Die starken Reglementierungen von Regierungen, besonders in Kalifornien, USA, haben zweifellos die Integration von Brennstoffzellen in Autos und Bussen beschleunigt. Im Vergleich zu IV-Motoren haben Brennstoffzellen faktisch keine umweltverschmutzenden Abgase wie NO_x und Sulfide. Die Menge des CO₂-Ausstosses hängt vom verwendeten Brennstoff ab, wobei der Gesamtwirkungsgrad bei Brennstoffzellen immer am höchsten ist, was aber weniger als in einem Verbrennungsmotor ist. Schnelle Reaktionszeiten (Beschleunigung) und das Startverhalten sind die größten Herausforderungen der Automobile. Hochtemperatur-Brennstoffzellen wie MCFC und SOFC sind nicht gut geeignet, da ihr Aufbau komplizierter ist und das Startverhalten im Vergleich zu PEMFC und DMFC länger andauert. Ein noch zu lösendes Problem ist der Betrieb bei Temperaturen unterhalb 0°C. Da die Polymermembran große Mengen an Wasser aufnimmt, sind Vorkehrungen zum Schutz des Zellstackls gegen ein Einfrieren zu treffen. 

Der innere Aufbau des Necar 4 von DaimlerChrysler ist im mittleren Bild zu sehen. Es ist zu erkennen, dass der Brennstoffzellen-Stapel selbst nur ein kleiner Teil des Gesamtsystems ist. Luftkompressor, Pumpen, Gasbefeuchter und eine Kontrolleinheit mit einem DC/DC-Wandler sind für den stabilen Betrieb notwendig. Das geringe Platzangebot in Autos setzt starke Grenzen für die Integration des kompletten Systems. Verschiedene Teile müssen speziell für den Einsatz in heutigen Autodesigns entwickelt werden. Beim Einsatz von PEM-Brennstoffzellen-Systemen ist die Speicherung des Wasserstoffs ein großes Problem. Keine der getesteten Druckgas-, Flüssiggas- oder Metallhydridtechnologien hat den Anforderungen genügt. Eine Alternative dazu ist die Speicherung von flüssigem Methanol und der Einsatz eines Reformers oder einer Direktmethanol-Brennstoffzelle trotz ihrer geringeren Leistungsdichte.  

Es wurde mehr oder weniger gut nachgewiesen, dass die Umsetzbarkeit und die Haltbarkeit von Brennstoffzellen in Automobilen möglich ist. Das aktuelle Hauptaugenmerk liegt auf der Kostenminimierung. Wobei die Menge der eingesetzten Edelmetalle und der Polymermembran die dominierenden Faktoren sind. DaimlerChrysler, GM, VW, Volvo, Ford, Toyota und Honda habe ihre Kräfte in der Entwicklung von Brennstoffzellen-Autos in der Zusammenarbeit mit der kanadischen Brennstoffzellen-Firma Ballard gebündelt. GM hat die Einführung ihrer Brennstoffzellen-Autos für das Jahr 2010 angekündigt. Die nächsten 5 Jahre werden zeigen, welche Firma die Kommerzialisierung gewinnen wird. 

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