WasserstofFAUTOS


Leon Bentrup

Agenda

  1. Wasserstoff
  2. Grundbegriff (Wasserstoff)Auto
  3. Verbrennungsmotor
  4. Brennstoffzelle
  5. Kritik
  6. Zukünftige Entwicklungen

"Das Wasser ist die Kohle der Zukunft"

Jules Verne, Die geheimnisvolle Insel, 1870

Wasserstoff

Steckbrief Wasserstoff
Element H
Summenformel H2
Heizwert
(700 bar)		 33,3 kWh/m³ (Diesel: 12 kWh/m³)
1,85 kWh/m³ (Diesel: 9,7 kWh/m³)
Siedetemperatur -252 °C

Energiedichte

30 kWh
Wasserstoff
10 000 l
700 bar
16 l
flüssig
13 l
Diesel
3 l

EnergieDichte

Lohnt sich Wasserstoff dann überhaupt?

Ja

Wasserstoffantriebe haben einen hohen Wirkungsgrad!

  • Dieselmotor: 35-40 %
  • Verbrennungsmotor: 45 %
  • Brennstoffzelle: 50-60 %

Wasserstoffgewinnung

  • Elektrolyse von Wasser
  • Partielle Oxidation
    • Verbrennung  von schweren Kohlenwasserstoffen
      • Heizöl
      • Kohle
    • Problem: Kohlenmonoxid
Industrielle Herstellung von Wasserstoff (Partielle Oxidation)

Warum Wasserstoff?

  • Ungiftig
  • Keine Umweltschädlichen Abgase
    • Wasser
  • Kann nahezu unbegrenzt hergestellt werden
    • Erneuerbar
  • Schneller und unkomplizierter Tankvorgang

Was ist ein Wasserstoffauto?

  • Auto
  • Umwandlung von Energie
    • Wasserstoff: Chemische Energie
    • Fahren: Kinetische Energie
  • Beliebig viele Zwischenformen
    • Elektrische Energie
    • Thermische Energie ("Wärme")

LAGerung im Auto

  • Dichte von Wasserstoff: 0,00009 kg/m³ (bei 0 °C)
    • Geringe Energiedichte
  • Dichte Flüssig: 71 kg/m³ (bei -252,8 °C)
    • Hohe Energiedichte
    • Lagerung umständlich und gefährlich
    • Hohe Verluste (z. B. 50% nach 9 Tagen)

LAGERUNG BEI HOHEM DRUCK (350 BIS 800 BAR)

Verbrennungsmotor

  • Modifizierter Ottomotor
  • Einspritzen eines Wasserstoff-Luft-Gemischs
    • Äußere Gemischbildung: Mischen vor Einspritzung
    • Innere Gemischbildung: Mischen erst im Zylinder

Probleme

  • Wasserstoff greift die Bauteile an
  • Wasserstoff verbrennt unregelmäßig
    • Hohe Hitzebelastung der Ventile
  • Geringer Wirkungsgrad

Verbrennungsmotor


BRennstoffzelle



Brenstoffzelle

PEMFC = Proton Exchange Membrane Fuel Cell

    BrennStoffZELLE

    • Zwei Bereiche, getrennt durch eine Elektrolytmembran
    • Anode: Reduktion von Wasserstoff
      • 2 H2 -> 4 H+ + 4 e-
    • Protonen "passend" durch Elektrolytmembran
    • Kathode: Oxidation von Sauerstoff
      • O2 + 4 H+ + 4 e- -> 2 H2O
    • Reaktion von Wasser- und Sauerstoffionen zu Wasser

    Brennstoffzelle


    AKKU

    • Lithium-Ionen-Akku
    • Schützt Brennstoffzelle vor Verbrauchsschwankungen
    • Kombinieren mit weiteren Energiequellen
      • Bremskraftrückgewinnung

    Motor

    • Meistens: Ein Motor mit Getriebe
    • Alternativ: Mehrere Motoren direkt an der Radnabe


    HONDA FCX Clarity


    Kritik

    • Wasserstoff ist schwer zu lagern
    • Wasserstoff ist nur ein Energieträger
      • Nur so umweltfreundlich, wie die zur
        Herstellung benutzte Energie
    • Wasserstoff ist leicht entzündlich
      • Gefahr bei einem Unfall
    • Wasserstofffahrzeuge sind (noch) sehr teuer
    • Keine gute Versorgung mit Wasserstoff

    Zukünftige Entwicklungen

    • Steigerung der Effizienz
      • Geringerer Verbrauch
      • Höhere Reichweiten
    • Minimierung von Herstellungskosten
    • Ausbau des Versorgungsnetzes

    Hat Wasserstoff Zukunft

    VerbrennungsmotoR

    • Geringer Wirkungsgrad
    • Hohe Materialkosten


    Brennstoffzelle

    • Übergangslösung
    • Ablösung durch Elektroautos

    Noch Fragen?

    Weitere Informationen



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