Gib Gas, ich will Strom

Mini-Brennstoffzellen waren bislang unpraktisch und teuer. Ein Dresdner Start-up hat nun eine Zelle entwickelt, die Feuerzeuggas tankt. Sie könnte stromhungrigen Smartphones mehr Unabhängigkeit verschaffen.

Irgendwann hatte Sascha Kühn die Nase voll. Immer auf der Suche nach der nächsten Steckdose für sein leeres Smartphone – das nervte den Vielreisenden. Jetzt hat Kühn die Steckdose immer dabei: Der Gründer der Dresdner Firma eZelleron hat eine Mini-Brennstoffzelle für die Jackentasche entwickelt. "Kraftwerk" hat er das Gerät getauft. Und es könnte ein großes Energieproblem im Kleinen lösen.

Denn weil Smartphones und Tablets immer besser und schneller werden, brauchen sie auch immer mehr Strom. Nur können Akkus da nicht Schritt halten. "Man stößt mittlerweile einfach an physikalische Grenzen", sagt Georg Dura, Leiter der Abteilung Mikrosysteme und Strömungsmechanik am Zentrum für Brennstoffzellentechnik in Duisburg, das Firmen und Forschungsabteilungen wissenschaftlich berät, unter anderem auch eZelleron. Die mobile Welt, sie hängt eigentlich noch immer am Kabel – am Stromkabel.

Kühn greift in seine Brusttasche und zieht das Mini-"Kraftwerk" heraus. Es sieht aus wie eine externe USB-Festplatte. Er stöpselt sein iPhone 6 an den USB-Port. Sofort fängt die Brennstoffzelle dezent an zu sirren. "Der Lüfter", sagt Kühn, "der muss immer laufen." Schließlich arbeitet die Zelle im Inneren bei 800 Grad Celsius. Doch davon merkt man nichts. Während der Lockscreen des iPhones das Akkusymbol anzeigt, wird "Kraftwerk" außen gerade mal handwarm.

Das Kraftwerk läuft mit normalem Feuerzeuggas, wie man es überall für wenige Euro in Supermärkten, Kiosken oder Tankstellen bekommt. Sascha Kühn holt eine Treibstoff-Kartusche aus seinem Koffer, setzt sie an eine Düse im Gehäuse und füllt die Brennstoffzelle, als wäre sie ein Feuerzeug. "Etwa 60 Milliliter kann man tanken, das reicht für elfmal Smartphone laden", sagt er. Bei zwei Watt Maximalleistung dauert der Ladevorgang für Smartphones genauso lang wie an der Steckdose, so Kühn. Tablets bräuchten länger, aber "für die ist 'Kraftwerk' nicht gedacht".

Mit einer Tankfüllung kommt man also eine Woche lang ohne Steckdose aus – für Vielreisende oder Outdoor-Fans ein Traum. Mit einer 300-Milliliter-Kartusche Feuerzeuggas hätte man genug Smartphone-Treibstoff, um einen Monat in der Wildnis zu telefonieren oder USB-Geräte zu betreiben. Man darf "Kraftwerk" sogar vollgetankt mit ins Handgepäck nehmen: Kühn hat eine Genehmigung der US-amerikanischen Luftfahrtbehörde FAA.

Der 42-Jährige ist zugegeben nicht der Erste, der die Vorzüge der Brennstoffzelle als Energielieferant für Mobilgeräte entdeckt hat. 2005 stellte Toshiba einen MP3-Player mit Mini-Brennstoffzelle vor, die mit Methanol betrieben wurde. Laufzeit: eine Woche. 2008 zeigte Sony den Prototyp einer Mikro-Brennstoffzelle, gerade mal so groß wie eine Streichholzschachtel. Beide Produkte verschwanden jedoch in der Versenkung. Toshiba hat die Entwicklung ganz eingestellt, heißt es auf Anfrage. Einem von Kühns Konkurrenten, dem Bostoner MIT-Spin-off Lilliputian, ging gerade das Geld aus.

Die Frage liegt nahe: Warum soll gerade dem Deutschen der Durchbruch gelingen? Der Entwickler holt tief Luft. Nicht, weil er keine Antworten hätte. Sondern weil es viele gibt. Der erste Grund, warum seine Vorgänger gescheitert sind: Methanol ist kein guter Treibstoff. "Er ist giftig, und es gibt dafür keine Infrastruktur. Man muss ein proprietäres Kartuschensystem einführen." Das ist teuer und unpraktisch. Daran kranken auch heute noch existierende Mikro-Brennstoffzellen-Systeme, beispielsweise von Brunton, das myFC PowerTrekk oder das Upp von Intelligent Energy, das es sogar schon in Apple-Stores gibt. Warum sollte jemand dafür Geld ausgeben, wenn er einen billigen Akku haben könnte? Für die zweite Antwort muss Kühn technisch werden.

Es gibt zwei Typen von Brennstoffzellen: Die sogenannten PEMFC und die SOFC. PEMFC brauchen einen flüssigen Elektrolyten und eine Membran. Ihr Vorteil: Sie arbeiten bei 70 Grad Celsius und können binnen Minuten Strom produzieren. Doch sie haben zwei entscheidende Nachteile: Sie schlucken nur Wasserstoff, allenfalls Methanol. Und sie brauchen teures Platin, weswegen sie nie konkurrenzfähig zu Akkus wurden. Die SOFC hingegen haben einen festen Keramik-Elektrolyt. Sie können mit normalem Erdgas oder Butan laufen. Allerdings arbeiten sie bei 800 Grad Celsius und brauchen normalerweise Stunden oder gar Tage, bis sie hochfahren. Man nutzt sie daher im stationären Bereich als Blockheizkraftwerk. "Bislang konnte sich niemand die langsamen SOFC für den mobilen Bereich vorstellen", sagt Kühn.

Bis auf ihn. Kühn forschte an der Uni jahrelang an diesen Zellen. 2006 gelang es ihm, sie drastisch zu beschleunigen – allerdings vorerst nur im Labor. Er baute eine Mini-SOFC, die schon nach 20 Minuten Strom produzierte. "Damals begann ich erstmals darüber nachzudenken, sie für mobile Anwendungen einzusetzen." Auch das jetzige "Kraftwerk" braucht Minuten, bis es Strom liefert. Damit Nutzer dennoch sofort Strom zapfen können, hatte Kühn eine simple Idee: Er integrierte einen Pufferakku, den die Zelle permanent nachlädt, wenn sie läuft.

Kühn finanziert seine Brennstoffzelle unter anderem über Crowdfunding. Auf Kickstarter steht die Kampagne derzeit bei 1,2 Millionen Dollar, mehr als das Doppelte der angepeilten Summe. Bis Mitte 2016 will er die ersten 20000 Geräte ausliefern, für 149 Dollar das Stück. Unterstützer seiner Kickstarter-Kampagne bekommen sie für bis zu 99 Dollar.

Noch ist "Kraftwerk" ein externes Gerät. Wann werden wir Smartphones, Tablets und Laptops direkt mit Feuerzeuggas betanken? "Ich weiß nicht, ob wir das je schaffen werden", gibt Kühn zu. 800 Grad brauchen gute Isolierung, und die benötigt Platz. Zu viel für schlanke, leichte Geräte. Aber wer weiß, Kühn jedenfalls plant schon die nächste Produktgeneration. Und Apple soll bereits heimlich mit der britischen Firma Intelligent Energy an Mini-Brennstoffzellen für seine Produkte werkeln. Zudem sagt Georg Dura, dass man SOFC mittlerweile auch bei 400 Grad Celsius betreiben kann. Mal sehen, wie Kraftwerk 2.0 aussehen wird. (jlu)