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SENDETERMIN Sa, 20.4.2019 | 9:45 Uhr | SWR Fernsehen

Thema 8 Wasserstoffexplosion

Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum. Auch im menschlichen Körper kommt es, gemessen an der Atomanzahl am häufigsten vor. Er ist Bestandteil des Wassers und beinahe aller organischen Verbindungen. Somit kommt gebundener Wasserstoff in sämtlichen lebenden Organismen vor. Wasserstoff ist aber auch ein hervorragender Energieträger. 1 Kilogramm Wasserstoff enthält so viel Energie wie 2,7 Kilogramm Benzin.

Und welche Energie Wasserstoff entfalten kann, wenn er sich mit Sauerstoff mischt, zeigen wir in einem spektakulären Experiment:

Fünf Ölfässer, die unten offen sind, stehen nebeneinander. Die Fässer sind mit Wasserstoff gefüllt. Im Deckel ist ein Loch, das noch verschlossen ist. An jedem Loch ist eine brennbare Paste aufgetragen und ein Zünder der ferngesteuert werden kann. Die Fässer sind so auf Holzstäbe gestellt, dass Luft ins Fass gelangen kann. Sobald die Löcher oben offen sind, wird der entweichende Wasserstoff angezündet, er verbrennt und von unten wird Luft und damit auch Sauerstoff in die Fässer hineingesogen. Sobald der Wasserstoff mit ausreichend Sauerstoff angereichter ist, entzündet sich das Gemisch an der brennenden Flamme und lässt die Fässer raketenartig in die Luft fliegen.

Man kennt diese Reaktion auch als Knallgasprobe aus dem Chemieunterricht.
Die Knallgasreaktion ist eine detonationsartig ablaufende Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff und verläuft mit einer Detonationsgeschwindigkeit von 2820 m/s, das entspricht über 10.000 km/h. Die Detonation in den Fässern wird hauptsächlich nach unten gelenkt, weil die Fässer unten offen sind und dort der geringste Widerstand ist. Dadurch wird das Fass nach oben geschleudert.
Eine ziemlich heftige Reaktion.

Diese Reaktion wird aber auch für ganz andere, nützliche Zwecke eingesetzt. Zum Beispiel in Motoren. Wasserstoff wird direkt oder indirekt in die Brennkammern des Motors gespritzt und hierbei mit angesaugter Luft vermischt. Es entsteht Knallgas, das dann gezündet wird und letztendlich zur Explosion führt. Diese Explosion treibt dann den Kolben im Motor an. Seit Jahren dient Wasserstoff aber auch bei Flügen ins All als Raketentreibstoff.
Aber auch in Brennstoffzellen wird Wasserstoff in saubere Energie umgewandelt. In vielen deutschen Städten sind bereits Linienbusse im Einsatz, die mit Wasserstoff betrieben werden. Im Prinzip passiert in einer Brennstoffzelle das gleiche wie bei unserem Experiment, nur das die Reaktion kontrolliert ist. Man spricht in der Brennstoffzelle von einer kalten Verbrennung. Die Energie im Wasserstoff wird in Strom und Wärme umgewandelt und als Abfallprodukt entsteht Wasser.

aus der Sendung vom

Sa, 20.4.2019 | 9:45 Uhr

SWR Fernsehen

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Sendetermine

19. Mai 2018, 20:15 Uhr, HR
(Sendung vom 26. Mai 2016)