{"id":2703,"date":"2024-06-16T11:22:00","date_gmt":"2024-06-16T09:22:00","guid":{"rendered":"https:\/\/emcel.com\/de\/?p=2703"},"modified":"2024-07-10T10:04:57","modified_gmt":"2024-07-10T08:04:57","slug":"dichte-von-wasserstoff","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/emcel.com\/de\/dichte-von-wasserstoff\/","title":{"rendered":"Dichte von Wasserstoff: Welchen Einfluss hat der Wasserstoffdruck auf die Energiedichte im Wasserstofftank?"},"content":{"rendered":"

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 gilt auch f\u00fcr den Energiegehalt im Wasserstofftank. Das Verh\u00e4ltnis zwischen der Dichte von Wasserstoff und dem Druck (\u03c1\/p) ist bei realen Gasen nicht linear \u2013 dies gilt auch f\u00fcr Wasserstoff und ganz besonders bei einem hohen Wasserstoffdruck, wie er typischerweise in Brennstoffzellenfahrzeugtanks herrscht. Obige Abbildung zeigt den Vergleich eines idealen Gases mit dem realen Gas Wasserstoff (Aktualisierung der Frage des Monats vom 16. M\u00e4rz 2019).<\/p>\n

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Ideales Gas<\/h2>\n

Hinter dem Begriff ideales Gas<\/a> steckt die Modellvorstellung eines realen Gases. \u00dcber diese Modellvorstellung werden f\u00fcr das reale Gas bestimmte vereinfachte 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. Dieser Zusammenhang weist ein lineares Verh\u00e4ltnis von Dichte und Druck bei konstanter Temperatur auf, sodass sich bei doppeltem Druck die Dichte ebenfalls verdoppelt.<\/p>\n

Reales Gas \u2013 gasf\u00f6rmiger Wasserstoff<\/h2>\n

Der Energietr\u00e4ger Wasserstoff und andere Gase, die in der Natur vorkommen, wie z.B. Stickstoff oder Sauerstoff, werden in der Physik als reale Gase<\/a> bezeichnet. Eine Vereinfachung dieser Elemente als ideales Gas ist in der Regel nicht zul\u00e4ssig, besonders wenn Faktoren wie Druck und Temperatur einbezogen werden. Druck und Temperatur haben in diesem Fall einen noch gr\u00f6\u00dferen Einfluss auf die Eigenschaften von Wasserstoff. Eine eindeutige und reale Beschreibung des Drucks und der Temperatur ist unter Ber\u00fccksichtigung der molekularen Eigenschaften von Wasserstoff m\u00f6glich. Die blaue Kurve, die die Dichte von Wasserstoff und somit auch die Wasserstoffenergiedichte wiedergibt, weicht mit ansteigendem Druck mehr und mehr vom Verlauf eines idealen Gases (graue Linie) ab.<\/p>\n

Dichte, Volumen, Energie \u2013 Dichte von Wasserstoff<\/h2>\n

Wasserstoff verh\u00e4lt sich bei einem Druck unter 10 bar ann\u00e4hernd ideal. Bei einer Temperatur von 15 \u00b0C und einem Druck von 350 bar betr\u00e4gt die Dichte von Wasserstoff ca. 24 kg\/m\u00b3. Wird der Druck auf 700 bar erh\u00f6ht, steigt die Dichte auf ca. 40 kg\/m\u00b3. Somit fasst ein Wasserstofftank bei doppeltem Druck (erh\u00f6ht 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. W\u00e4re der Wasserstoff ein ideales Gas, w\u00fcrde bei einem Druck von 700 bar eine theoretische Dichte von ca. 57 kg\/m\u00b3 bei 15\u00b0C erreicht werden. F\u00fcr die gasf\u00f6rmige Wasserstoffspeicherung<\/a> werden aber nicht nur 350 und 700 bar – wie typischerweise im Brennstoffzellenfahrzeugbereich – genutzt, sondern weitere verschiedene Druckniveaus.<\/p>\n

Wasserstoffdichte bei verschiedenen Temperaturen<\/h2>\n

Der oben gezeigte Dichte- und Druckzusammenhang gilt bei konstanter Temperatur von 15\u00b0C. Bei anderen Wasserstofftemperaturen von beispielsweise 0\u00b0C oder 20\u00b0C ergibt sich ein anderer Verlauf im Diagramm. Der temperaturabh\u00e4ngige Verlauf w\u00fcrde die beiden Kurven bei 20\u00b0C nach unten und bei 0\u00b0C nach oben verschieben. \u00a0<\/p>\n

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Wir beraten Sie gerne ausf\u00fchrlich zum Thema \u201eDichte von Wasserstoff\u201c:<\/p>\n