Auto Technik Lexikon - Technik und Treibstoffe

Wasserstoffmotor

Neben der Brennstoffzelle eignen sich auch konventionelle Verbrennungsmotoren für die Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff.

Funktionsweise

Grundsaetzlich ist ein Wasserstoffmotor aehnlich aufgebaut wie ein Otto-Motor, da beide über eine Fremdzuendung verfuegen. Da Wasserstoff eine Zuendtemperatur von 560 °C aufweist, eignet er sich nicht für das Diesel-Prinzip der Selbstentzuendung. Herkoemmliche Techniken der Kraftstoffzufuhr können ebenso vom Otto-Motor übernommen werden wie die Zylinderkopf-Konstruktion. Für die Gemischaufbereitung gibt es wie beim Otto-Motor zwei unterschiedliche Verfahren:

aeussere Gemischbildung (Saugrohr-Einblasung)

Bei der aeusseren Gemischbildung wird GH2 (Gasfoermiger Wasserstoff) mit geringem ueberdruck an das Ansaugrohr eingeblasen. Da der Kraftstoff ja als LH2 (Fluessiger Wasserstoff) im Kraftstofftank gespeichert wird, muss er auf dem Weg vom Tank zum Motor erwärmt werden, so dass er dort gasfoermig ankommt. Dieses Gemisch wird noch vor dem Eintritt in den Verbrennungsraum mit der angesaugten Luft vermischt. Dieses Gemisch wird nach dem schliessen der Einlassventile im Verbrennungsraum durch den Funken einer Zündkerze fremdgezuendet.

Innere Gemischbildung (Direkt-Einblasung)

Bei diesem Mischungsverfahren wird GH2 unter hohem Druck (80 120 bar) direkt in den Verbrennungsraum eingeblasen. Dort wird er mit dem Luft- Sauerstoff gemischt und mit einer Zündkerze entzuendet.

Vor- und Nachteile

Als Verbrennungsprodukte entstehen nur Wasserdampf und Die Gase Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid, letztere liegen aber etwa um die 50% unter denen eines Ottomotors mit Katalysator.

Der Wirkungsgrad bei H2-Verbrennungsmotoren ist höher als bei normalen Benzin-Motoren. Gegenüber der Brennstoffzelle mit nachgeschaltetem Elektromotor ist der H2-Motor kompakter und kostenguenstiger

Contra

Die Leistung von H2-Verbrennungsmotoren ist trotz des höheren Wirkungsgrades niedriger als bei Otto-Motoren.

Es kann zu einer Unregelmaessigen Verbrennung kommen, wenn sich im Kolben noch heisses Restgas befindet, wärend schon frischer Kraftstoff einstroemt. Dieser kann sich entzuenden, und es kommt zu einer Rueckzuendung, noch bevor das Einlassventil geschlossen hat. Ausserdem kommt es zu einem Klopfen wenn es wärend dem Verdichtungstakt zu einer Fruehzuendung kommt.

Wasserstoff hat sehr schlechte Schmiereigenschaften, da es keinen Kohlenstoff enthaelt.

Mit der Nutzung von fluessigem Wasserstoff ist wegen des niedrigen Siedepunkts (-253 °C) ist ein erheblicher Aufwand verbunden, sowohl beim Tankvorgang, wie auch am Fahrzeug selbst, wo spezielle Materialen gewählt werden müssen, die solchen Temperaturen gut standhalten.