Wird ein Wasserstofftank mit 700 bar betankt, ist nicht doppelt so viel Wasserstoff im Tank wie bei 350 bar, sondern nur etwa 67 % mehr. Das Verhältnis zwischen Dichte und Druck ρ/p ist bei realen Gasen nicht linear – dies gilt auch für Wasserstoff. Obige Abbildung zeigt den Vergleich des idealen Gases mit dem realen Gas Wasserstoff.
Ideales Gas
Hinter dem Begriff ideales Gas steckt die Modellvorstellung eines realen Gases. Über diese Modellvorstellung werden für das reale Gas vereinfacht bestimmte Eigenschaften dargestellt. Die meisten Gase verhalten sich innerhalb bestimmter Druck- und Temperaturgrenzen ausreichend genau wie ideale Gase. Im abgebildeten Koordinatensystem zeigt die graue Gerade den Verlauf eines idealen Gases. Diese Gerade weist ein lineares Verhältnis von Dichte und Druck auf, sodass sich bei doppeltem Druck die Dichte ebenfalls verdoppelt.
Reales Gas
Wasserstoff und andere Gase, die in der Natur vorkommen wie z.B. Stickstoff oder Sauerstoff, werden in der Physik als reale Gase bezeichnet. Eine Vereinfachung dieser Elemente als ideales Gas ist in der Regel nicht zulässig, besonders wenn Faktoren wie Druck und Temperatur einbezogen werden. Eine eindeutige und reale Beschreibung des Drucks und der Temperatur ist unter Berücksichtigung der molekularen Eigenschaften möglich. Die blaue Kurve, die die Dichte von Wasserstoff wiedergibt, weicht mit ansteigendem Druck mehr und mehr vom Verlauf eines idealen Gases ab.
Druck, Dichte und Inhalt im Wasserstofftank
Wasserstoff verhält sich bei einem Druck unter 10 bar annähernd ideal. Bei einer Temperatur von 15 °C und einem Druck von 350 bar beträgt die Dichte von Wasserstoff ca. 24 kg/m³. Wird der Druck auf 700 bar erhöht, steigt die Dichte auf ca. 40 kg/m³. Somit fasst ein Wasserstofftank bei doppeltem Druck (von 350 auf 700 bar) ca. 67 % mehr Wasserstoff. Oder anders gesagt: Bei 350 bar fasst der Tank ca. 60 % des Wasserstoffs wie bei 700 bar. Ein ideales Gas hingegen würde bei einem Druck von 700 bar eine theoretische Dichte von ca. 57 kg/m³ erreichen.
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