Wasserstoff herstellen – einfacher als gedacht

Wasserstoff statt Öl. Der Wasserstoffmotor als Brückentechnologie.

Wasserstoff herstellen - einfacher als gedacht

Wasserstoff als Energieträger lange schon bekannt

Hoffmann ElektrolyseBetrachtet man den geschichtlichen Verlauf der Technikentwicklung von Wasserstoff – von der Namensgebung durch Lavoisier bis hin zu heutigen Wasserstoffflugzeugen oder Brennstoffzellenautos – wird deutlich, dass die Idee von einer auf Wasserstoff basierenden Energieversorgung bereits über hundert Jahre alt ist. Bis heute gibt es diverse Projekte, bei denen Wasserstoff in Autos (Pkw und Lkw), Bussen und Flugzeugen eingesetzt wird. In den USA befindet sich ein Brennstoffzellenantrieb für Lokomotiven in der Entwicklung. Auch die Nutzung in Schiffen ist vorstellbar. Für Fahrzeugantriebe mit Wasserstoff kommen grundsätzlich zwei Konzepte in Frage: Der Verbrennungsmotor und die Brennstoffzelle.

Wasserstoff in Verbrennungsmotoren

Wasserauto 1Der Betrieb eines herkömmlichen Hubkolbenmotors ist durchaus mit Wasser möglich, und diese Technik wird bereits angewandt. Im Folgenden sollen Vor- und Nachteile, die dabei auftretenden Schwierigkeiten sowie mögliche Abhilfen aufgezeigt werden. Die Vorteile liegen ganz klar in der Umweltverträglichkeit, da am Auspuff nur Wasser herauskommt. Durch die extreme Abmagerungsfähigkeit eines Wasserstoff/Luft-Gemisches ist der Kraftstoffverbrauch sehr gering. Doch die Motoren wurden alle für Benzin- oder Dieselkraftstoffe optimiert und daraus ergeben sich Nachteile.

Warum Motoren Kohlenwasserstoff benötigen

Wasserauto 2Würde man die heutigen Verbrennungskraftmaschinen nur mit Wasserstoff betreiben, steht man vor den folgenden Problemen. Unregelmäßige Verbrennungsabläufe durch Rückzündung in der Ansaugphase, Glühzündung in der Kompressionsphase, klopfende Verbrennung und Wasseranlagerungen an der Zündkerze beim Kaltstart. Des Weiteren hätten wir eine geringe Leistungsdichte, schlechte bis gar keine Schmiereigenschaften, einen hohen Aufwand für Flüssigwasserstoff-Förderpumpen und die Einspritzelemente wenn man den Energieträger in einem Tank halten müsste. Da Wasserstoff zu den kleinsten Atomen zählt, müssten wir zwingend über Transportleitungen und Gefäße nachdenken, die das Diffundieren vor der Verbrennung ausschließen.

Wasserstoff und die Öko-Bilanz

KatalysatorDen wichtigsten Vorteil von wasserstoffbetriebenen Verbrennungskraftmaschinen ist die gute Öko-Bilanz. Zwar findet die Wasserstoffverbrennung ohne die Erzeugung von Kohlenstoffdioxid statt, was kein anderer Kraftstoff kann, jedoch fallen auch Stickstoffoxide an, denn die Verbrennung erfolgt mit Luft aus der Umgebung und die enthält nun einmal Stickstoff. Was man bei dem Dieselskandal der deutschen Automobilindustrie gerne publizierte, war eben nicht nur auf Kohlenstoffdioxid begrenzt sondern bezog sich auch auf Stickstoffoxide. Natürlich sind die auch beim Abgas des Benzinmotors enthalten und zwar reichlich. Deshalb wurde zwecks Abgasnachbehandlung der Fahrzeugkatalysator eingeführt.

Wasserstoff als Brückentechnologie

Generell lässt sich sagen, dass der Wirkungsgrad bei wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotoren besser ist als bei Benzinmotoren und Gasmotoren. Dies kommt zustande, da der Verbrennungsprozess im Motor aufgrund der hohen Brenngeschwindigkeit des knallgasähnlichen Luftgemischs dem thermodynamisch günstigen Gleichraumprozess näher kommt als der Benzinmotor. Genauer gesagt liegen Zünd- und Diffusionsgeschwindigkeit des Wasserstoffs höher.  Dadurch ist ein Motorwirkungsgrad von bis zu 40% möglich (Stand 1991). Daniel Dingel und Stabley Meyer hatten die wohl bekanntesten Wasserautos gebaut und fuhren zu 100% mit Wasser.

Moped fährt mit Wasser

Moped fährt mit WasserAuch ein kleiner Benzinmotor kann durchaus umgebaut werden um mit Wasserstoff betrieben zu werden. Ein Mechaniker aus Villarrica / Chile, fährt sein Moped mit Wasser oder besser gesagt mit Wasserstoff aus einem Generator. Die Basis auf der sein Generator funktioniert ist die Elektrolyse. Der elektrische Strom trennt den Sauerstoff und Wasserstoff des Wassers. Der Sauerstoff führt zur Oxidation und der Wasserstoff wird zum Brennstoff, was zusammen die Möglichkeit zur Bewegung eines Fahrzeuges erlaubt. Die Idee dazu gibt es schon länger, erklärte sein Anwalt José Vallinotti, jedoch konnte sie aus ungenannten Gründen nie patentiert werden.

Die verschiedenen Methoden zur Herstellung von Wasserstoff

Adolf Schneider erläutert in einem Fachvortrag die heute bekannten Methoden zur Herstellung von Wasserstoff und ihre Nutzung. So sticht ganz besonders die Methode der Resonanz-Elektrolyse durch elektrische Schwingkreise hervor, da im Gegensatz zur klassischen Elektrolyse damit wesentlich geringere Strommengen benötigt werden. In der Bilanz bedeutet das, dass man mit der Verbrennung von Wasserstoff in einem Notstromaggregat mehr elektrischen Strom erzeugen kann, als das Resonanz-Elektrolyse Verfahren benötigt. Wir sprechen hierbei von einem Overunity-Effekt.

Mehr erfahren im Video: HHO herstellen – einfacher als gedacht

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