Wasserstoffantrieb

Ein Wasserstoffantrieb ist ein Antriebskonzept, das unter anderem für Personenkraftwagen genutzt werden kann. Ein Wasserstoffantrieb nutzt Wasserstoff zur Erzeugung thermischer, elektrischer oder mechanischer Energie.

Konzepte

Ein Wasserstoffantrieb kann als Wasserstoffverbrennungsmotor oder in Form einer Brennstoffzelle ausgeführt sein.

Ein Wasserstoffverbrennungsmotor basiert auf einem ähnlichen Prinzip wie normale Ottomotoren. Der Wasserstoff wird in einem Wasserstoff-Luft-Gemisch in den Verbrennungsraum eingegeben und anschließend in der Regel mit Zündkerzen zur Explosion gebracht. Diese Explosion ist durch ihre große Druckzunahme für die Bewegung des Zylinders zuständig. Die entstandene Kraft wird über eine Nockenwelle auf die Räder übertragen. Die direkten Abgase der Motoren bestehen hierbei nur aus Wasserdampf und sind damit aus Klimaschutzaspekten vorteilhaft.

Eine weitere Möglichkeit, bei der Wasserstoff konventionelle Energieträger ersetzt, ist die Verbrennung in einer Gasturbine. Abhängig von der Ausführungsform der Turbine und ihrer Systemumgebung wird so Strom erzeugt und gegebenenfalls die entstehende Wärme mit genutzt. Wasserstoff kann außerdem in einer Brennstoffzelle verstromt werden. Eine Brennstoffzelle nutzt das Prinzip, dass manche stofflichen Bindungen ein höheres energetisches Potenzial besitzen als andere. Die Differenz dieser Energiezustände kann in elektrische Energie umgewandelt werden.

Eine Brennstoffzelle besteht aus einer Anode und einer Kathode, die über einen Leiter miteinander verbunden, räumlich aber über eine semipermeable Membran abgetrennt sind. Der Wasserstoff wird in das Behältnis der Anode gegeben. Dort gibt er das Elektron ab, das über die Anode abgeleitet wird, während sich das Proton durch die semipermeable Membran in das andere Behältnis zur Kathode und damit zum Luftsauerstoff begibt. Hier reagieren die Wasserstoffprotonen mit Sauerstoff zu Wasser. Zwischen Anode und Kathode läuft dabei ein kontinuierlicher Strom aus Elektronen, ein Gleichstrom. Dieser wird in Batterien gespeichert und kann in einem Fahrzeug in einem Elektromotor in Antriebsenergie umgewandelt werden. Diese Möglichkeit zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und vielfältige Anwendungsbereiche aus.

Wasserstoffantriebe werden im Verkehr derzeit nicht in großem Maßstab genutzt.

Englische Übersetzung(en):

hydrogen engine, hydrogen power unit, hydrogen propulsion