Dr. Helmuth Herterich
Merk-würdiges
aus meiner Schublade
Wasserstoff bzw. Knallgas als Motor-Treibstoff
Beim „normalen“ Benzin-Verbrennungs-Motor findet folgende Reaktion statt:
2 C8H18 + 25 O2 =>16 CO2 + 18 H2O
1 l Benzin + 9.400 l Luft =>1.260 l (2.300 g) CO2 + 1.420 l (1070 g) H2O-Dampf
1 kg Benzin + 13.530 l Luft => 1.680 l (3090 g) CO2 + 1.900 l H2O-Dampf
bzw. wenn man die Luft (21 % O2 und 79 % N2) in ihre Bestandteile aufschlüsselt:
1 l Benzin + 2.000 l Sauerstoff + 7.500 l Stickstoff => 1.300 l CO2 +1.400 l Wasserdampf + 7.500 l Stickstoff (bezogen auf 20°).
Wird der Motor (statt mit Benzin) mit Propan betrieben, findet folgende Reaktion statt:
C3H8 + 5 O2 =>3 CO2 + 4 H2O
Anhand der Koeffizienten von Propan und Sauerstoff sieht man, dass 1 Vol.-Teil Propan mit 5
Vol.-Teilen Sauerstoff reagiert. Wie wir beim Wasserstoff sehen werden sind, reagieren bei dieser „Knallgas-Reaktion 2 Vol.-Teile Wasserstoff mit 1 Vol.-Teil Sauerstoff.
D.h. 1 Vol.-Teil Wasserstoff reagiert mit 0,5 Vol.-Teilen Sauerstoff.
D. h.: Wird ein Motor (statt mit Flüssig-Gas) mit Wasserstoff betrieben, so braucht er nur 1/10 so viel Sauerstoff (bzw. Luft).
Nachdem wir die Atomgewichte von C, O, und H in die Reaktions-Gleichung einsetzen (und berücksichtigen, dass 1 Mol Gas bei Raumtemperatur 24 l Volumen entsprechen) erhalten wir:
24 l (44 g) Propan + 5 x 24 l (160 g) O2 => 3 x 24 l (132 g) CO2 +4 x 24 l (72 g) H2O-Dampf
24 l (44 g) Propan + 120 l (160 g) O2 =>72 l (132 g) CO2 + 96 l (72 g) H2O-Dampf
bzw. wenn man nicht mit Sauerstoff, sondern mit Luft (21 % O2 und 79 % N2) arbeitet (Luft enthält nur ca. 1/5 Sauerstoff):
I.) 24 l (44 g) Propan-Gas) + 570 l Luft
[120 l (160 g) O2 /450 l Stickstoff]
=> 72 l
(132 g) CO2 + 96 l (72 g) H2O-Dampf
auf 1 kg Propan umgerechnet: Gleichung I.) x 1000/44 = I.) x 22,7
1.0 kg Propan (545 l Propan-Gas) + 13.0m3 Luft (2.7m3 O2 /10.3
m3 N2)
=> 1.6
m3 CO2 + 2.2 m3 (1630 g) H2O-Dampf
bzw. auf 1 m3 Propan umgerechnet: Gleichung I.) x 1000/24 =41,7):
1.000 l (1.835 g) Propan-Gas + 23.750 l Luft [5.000 l (6.673 g) O2 / 18.765 l
N2]
=> 4.003 l (3.000 g) Wasser Dampf+ 3.000 l (5.500 g) CO2
aufgerundet:
1m3 (1.8 kg) Propan-Gas + 23.8 m3
Luft [5 m3 (6.7 kg) O2 / 18.8 m3 N2]
=> 4 m3 Wasser Dampf+ 3m3 (5,5 kg) CO2
Wird der Motor (statt mit Benzin bzw. Propan) mit Wasserstoff betrieben, findet folgende Reaktion statt:
2 H2 + O2 =>2 H2O
Nachdem wir die Atomgewichte von C, O, und H einsetzen (und berücksichtigen, dass 1 Mol Gas bei Raumtemperatur 24 l Volumen entsprechen) erhalten wir:
4 g (48 l) H2 + 32 g (24 l) O2 => 36 g Wasser
bzw. wenn man nicht mit Sauerstoff, sondern mit Luft (21 % O2 und 79 % N2) arbeitet (Luft enthält nur ca. 1/5 Sauerstoff):
4 g (48 l) H2 + 114 l Luft (24 l O2 / 90 l N2) => 36 g Wasser
auf 1 kg Wasserstoff umgerechnet (x 1000/4 = 250):
1.0 kg (12,0 m3 ) H2 + 28.6 m3 Luft [6,0 m3 (8.0 kg)
O2 / 22.6 m3 N2]
=> 9.0
kg Wasser-Dampf + 22,6 m3 N2
bzw. auf 1 m3 Wasserstoff umgerechnet und aufgerundet:
1. m3 (83 g) H2 + 2.4
m3 Luft [500 l (667 g) O2 / 1.9 m3 N2]
=>750 g Wasser + 1.9 m3 N2
D.h. 1 Volumen-Teil Wasserstoff muss man entweder mit 0,5 Teile Sauerstoff (oder mit 5-mal so viel =
2,5 Vol.-Teilen Luft) mischen, um eine optimale Verbrennung zu gewährleisten.
Die Mischung mit Sauerstoff wird als Knallgas bezeichnet. Sie ist für einen Verbrennungsmotor (auf Grund der extrem hohen
Verbrennungsgeschwindigkeit
=> Detonation!) zu „explosiv“ und führt zur Zerstörung
des Motors.
Mit Luft, die ja mit 4 mal soviel Stickstoff "verdünnt" ist, dürfte es keine Probleme geben
Es wäre denkbar, in einem abgeschlossenen System (z.B. U-Boot,
Weltraumstation, Mond-Station usw.) durch Elektrolyse Wasser zu Knallgas zu zersetzen und dieses dann direkt in einem Verbrennungs-Motor zur Energie-Gewinnung zu verwenden. Luft –statt
Sauerstoff- für die „normale“ Wasserstoff-Explosion hat man dort natürlich nicht!
Dies ist nur ein Gedanken-Experiment. Mit der ursprünglichen Elektro-Energie (evtl. durch einen Kernreaktor erzeugt) könnte man entweder einen Elektro-Motor betreiben. Und mit dem Knallgas eine
Brennstoff-Zelle (die umgekehrte Elektrolyse) betreiben.
Es wäre einen Versuch wert, festzustellen, mit wie viel „Luft“ man das bei der Elektrolyse entstehende Knallgas vermischen muss, um vom „Detonations-Bereich“ in den „Explosions-Bereich“ zu kommen.
Explosionsgrenzen von Wasserstoff (lt. Handbuch der Raumexplosionen; Verlag Chemie, Weinheim, 1965):
· mit Luft: 4,0 bis 75,6 Vol% = 3 bis 64 g/m3
· mit O2: 4,0 bis 93,9 Vol% = 3 bis 80 g/m3 (H2 in O2) [entspr. 6,1 bis 95,4 Vol% O2 in H2]
Detonationsgrenzen von Wasserstoff (Handbuch der Raumexplosionen; Verlag Chemie, Weinheim, 1965):
· mit Luft: 18,3 bis 58,9 Vol%
[Maximum bei 28 Vol.-% = 2/7 = stöchiometrisches Gemisch 2 H2 + O2 + 4 N2 (v = 5 Mach)]
· mit O2: 15 bis 90
Vol%
[Maximum bei 67 Vol% = 2/3 = stöchiometrisches Gemisch 2 H2 + O2 (v = 6 Mach)]
Rechenbeispiel für die Mischung von Knallgas mit Luft bis zu einem H2-Gehalt = 8 Vol %; d.h. etwas oberhalb der unteren Explosionsgrenze von 4 Vol%):
(für die Berechnung wird die Technik des „Mischungs-Kreuzes“ verwendet)
|
Ausgangs- Konz. % H2 |
gewünschte Konz. % H2 | benötigte Vol.-Teile für die gewünschte Konz. | Prozentgehalt der Endmischung (Knallgas/ Luft) | Prozentgehalt der Endmischung (H2/O2/2N2/) | ||
| Knallgas | 68 % H2 | 0-8 = 8 | 8 Tle. Knallgas | 8/68 = 12 % |
7,8 % H2 22,5 % O2 70 % N2 |
|
| 8 % | ||||||
| Luft | 0 % H2 | 68-8 = 60 | 60 Tle. Luft | 60/68 = 88 % |
Man muss also 8 Teile Knallgas (12 %) mit 60 Teilen Luft (88 %) mischen, um auf einen
Wasserstoff-Gehalt von ca. 8 Vol% zu kommen.
Das entspricht einem Mischungs-Verhältnis von
ca. 1 Vol.-Teil HHO zu 8 Vol.-Teile Luft.
In einer Reihe von Versuchen („Versuch macht kluch!“) muss herausgefunden werden, bei welcher Mischung der Motor „noch läuft“, sich aber noch
nicht im „Detonations-Bereich“ (=>
Zerstörung!) befindet.
Es wird wohl im Bereich um die 5- 8 Vol.- % H2
sein.
D.h. 1 Vol.-Teil HHO : 8-10 Vol.-Teile Luft
Es gibt in Deutschland 13.200 km Autobahnen. Bei einer Bevölkerung von 82,8 Mio. Einwohner entfallen daher
16 cm (!) Autobahn auf jeden Einwohner.
Mit dem Leben ist es wie mit einem
Theaterstück:
es kommt nicht darauf an, wie lang es ist, sondern wie bunt.
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Im Leben wie im Theater sollte man nur solange bleiben, wie es Spaß macht, zuzusehen.
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Im Land der Blinden ist der Einäugige nicht König.
Er kommt auf den Scheiterhaufen!
Helmuth Herterich
Jedes Prinzip führt zu Absurditäten, wenn man es bis zu seiner letzten Konsequenz
verwirklicht. Golo Mann
Der Germane ist hartnäckig, auch im Schlechten. Er selbst nennt es Treue.
Tacitus
"Einen guten Journalisten erkennt man daran, dass er sich nicht gemein macht mit einer Sache - auch nicht mit einer guten Sache; dass er überall dabei ist, aber nirgendwo dazu gehört."
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Das Problem einer Demokratie besteht darin, dass in ihr zwei Idioten doppelt so viel zu sagen haben wie ein Genie.
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Es bleibt dabei, dass die Förderung erneuerbarer Energien einen durchschnittlichen Haushalt nur rund 1 Euro im Monat kostet - so viel wie eine Kugel Eis.
Jürgen Trittin, Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2004)
Wer mit der Wahrheit in kleinen Dingen leichtsinnig ist, kann nicht mit wichtigen Dingen betraut werden.
Albert Einstein
Wer ein Ei stiehl, stiehlt auch ein Kamel.
Afrikanisches Sprichwort
You don’t know what you got,
until it’s gone.
Cinderella
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und falsch.
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Das gelungene, vollendete, erfüllte Leben ist eines, in dem wir in Einklang mit unsrer Natur das Beste aus unseren Möglichkeiten gemacht haben – selbstverständlich ohne den Mitmenschen zu schaden, ohne andere unglücklich zu machen.
Der Philosoph Bernulf Kanitscheider, Spektrum der Wissenschaft, Juli 2008
Des Menschen Tage sind wie Gras,
er blüht wie die Blume des Feldes.
Fährt der Wind darüber, ist sie dahin;
der Ort, wo sie stand, weiß von ihr nichts mehr.
Psalm 103
Es wäre doch möglich, dass einmal unsere Chemiker auf ein Mittel gerieten, unsere Luft plötzlich
zu zersetzen, durch eine Art Ferment. So könnte die Welt untergehen.
Georg Christoph Lichtenberg
Letzte Worte des Indianerhäuptlings Crowfoot
Nur noch eine kurze Weile, dann bin ich von euch gegangen. Wohin, das kann ich euch nicht sagen. Wir kommen aus dem Nirgendwo, und wir gehen ins Nirgendwo. Was ist das Leben? Es ist der Lichtblitz eines Leuchtkäfers in der Nacht. Es ist der Atem eines Büffels im Winter. Es ist der kleine Schatten, der über das Gras huscht und sich im Sonnenuntergang verliert.
Crowfoot (um 1830 – 1890) Häuptling der Blackfoot-Indianer, 25. April 1890
Gespräch von Anno 33:
A: Wissen Sie schon das Neueste?
B: Nein, was ist passiert?
A: Die Welt ist erlöst!
B. Was Sie sagen!
A: Ja, der liebe Gott hat Menschengestalt angenommen und sich in Jerusalem hinrichten lassen: dadurch ist nun die Welt erlöst und der Teufel geprellt.
B: Ei, das ist ja ganz scharmant.
Arthur Schopenhauer
Damit wir beginnen können, dem Tod seinen größten Vorteil uns gegenüber zu entreißen, sollten wir eine vollkommen andere Einstellung einnehmen als die übliche; lasst uns den Tod seiner Fremdheit berauben; lasst uns Umgang mit ihm pflegen, damit wir uns an ihn gewöhnen, lasst uns ständig an ihn denken.
Michel de Montaigne
Wärst net aufigstiegn
Wärst net obi gfalln.
Hättst mei Schwester kriegt.
Wärst mei Schwager worn
Hättst a Häusla ghabt
und a Kuh dazu
und a Millisuppn auf die Fruh.
Kärntener Volkslied
Tradition ist nicht die Anbetung der Asche, sondern die Weitergabe des Feuers.
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“There is freedom of speech, but I cannot guarantee freedom after speech.”
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