Alkalische Brennstoffzellen waren eine der ersten Typen die in den 1960er Jahren entwickelt wurden. Sie waren der erste Brennstoffzellentyp der im US-Weltraumprogramm zur Versorgung der Bordelektrik im Apollo Spaceshuttle eingesetzt wurden. Das Elektrolyt ist konzentriertes (85 gew.-%) Kaliumhydroxid (KOH) bei Brennstoffzellen mit hoher Betriebstemperatur (>250°C) und wenig konzentrierte KOH (35 – 40 gew.-%) für niedrige Betriebstemperaturen. Die in jüngster Zeit entwickelten Systeme arbeiten bei Betriebstemperaturen unterhalb 100°C. Die Sauerstoffreduktion in alkalischen Medien ist sehr viel schneller als in sauren, wie z.B. PEMFC. Aus diesem Grund sind eine Vielzahl von Kathodenkatalysatoren, wie z.B. Nickel Ni, Silber Ag, Metalloxide oder Spinels im Zusammenhalt mit Edelmetalles einsetzbar. Wenig teure Katalysatormaterialien wie Raney-Nickel oder Raney-Silber wurden in den frühren Zeiten der AFC-Geschichte eingesetzt. Nachfolgend sind die Elektrdenreaktionen zu sehen.

Anodische Oxidation des Wasserstoffs:

H₂ + 2OH^- 2H₂O + 2e^-

Kathodische Reduktion des Sauerstoffs:

½O₂ + H₂O + 2e^- 2OH^-

Gesamt-AFC-Reaktion:

H₂ + ½O₂ H₂O

Im Gegensatz zu den Protonen bei Phosphorsäure- oder Polymerelektrolytmembran- Brennstoffzellen, sind bei Alkalischen Brennstoffzellen die Hydroxid (OH^-)-Ionen die leitfähigen Ionen. Die Brennstoffversorgung ist begrenzt auf sehr reinen Wasserstoff und Sauerstoff. Kohlenmonoxid CO ist ein Katalysatorgift und Kohlendioxid CO₂ reagiert mit dem Elektrolyten (KOH) zu K₂CO₃ (festes Salz) was zur Alterung des Elektrolyten führt. Schon kleine Mengen von CO₂ aus der Luft verschlechtern die Leistung der AFC. Die Carbonate entstehen nach folgender Reaktionsgleichung:

CO₂ + 2OH^- (CO₃)^2- + H₂O

Im ersten Weltraum-AFC-System wurde der KOH-Elektrolyt in einem Grundgerüst gehalten. Weiterentwicklungen führten zu einem zirkulierenden Elektrolyten, was zu einem besseren Schutz vor Leckagen führt, der die Lebensdauer des Elektrolyten erhöht und außerdem zur Flüssigkühlung des Zellstacks führt. Erstrebenswerte Eigenschaften einer Alkalischen Brennstoffzelle beinhalten deren exzellenten Verhalten mit Wasserstoff und Sauerstoff hin zu aktiven Kathodenkinetiken. In den Weltraumanwendungen werden Wirkungsgrade bis 60 % erreicht, was wesentlich höher ist, als mit anderen Brennstoffzellentypen.

In den letzten Jahren ist das Interesse an alkalischen Brennstoffzellen stark angestiegen. Praktische Probleme zur Kostenreduktion und zur Reduzierung des CO₂ im Kathodenluftstrom begrenzen den Einsatz von AFC-Systemen in Spezialanwendungen wie Weltraumraketen und U-Booten. Das britisches Unternehmen, Zetek, baute vor einiger Zeit Alkalische Brennstoffzellen für automobile Anwendungen (siehe auch nachfolgende Bilder). Im Jahr 2002 wurden die Aktivitäten jedoch aus Geldmangel gestoppt. 

Zevco AFC Fahrzeug.

Zevco AFC London Taxi.

Kordesch Motorrad.

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