HHO-Zelle

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Als HHO-Zelle wird eine Zelle bezeichnet, die zur Wasserelektrolyse in Kraftfahrzeugen verwendet wird. Bei der Verbrennung des Elektrolysegases im Motor soll eine Treibstoffersparnis erzielt werden.

Aufbau und Funktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

HHO-Zellen können als Nasszellen und Trockenzellen aufgebaut werden. Bei einer Nasszelle befinden sich die Elektroden in einem Gefäß und sind komplett von Wasser umspült. Das Gefäß ist gasdicht gebaut, damit das Gas in den Gasschlauch fließen kann. Ganz anders ist der Aufbau der Trockenzelle. Dort kommt kein Gefäß zum Einsatz, sondern die Elektroden selbst bilden ein Gefäß, so dass die Zelle nach außen trocken bleibt. Während eine Nasszelle wie eine Wanne das Wasser für die Elektrolyse hält, muss bei einer Trockenzelle für einen Zulauf von Wasser gesorgt werden, denn die Trockenzelle würde ohne ständigen Wasserzulauf sehr schnell "austrocknen" und überhitzen. Für den Wasserzulauf sorgt ein Wassertank, der oberhalb der Trockenzelle angebracht werden muss, damit das Wasser durch die Schwerkraft in die Zelle fließen kann. Bei jeder Art von Zelle stehen sich immer Anode und Kathode in geringem Abstand gegenüber (meist 1,5mm - 3 mm). Bei einer Trockenzelle sind die Elektroden oben und unten mit Löchern oder Schlitzen versehen, damit das Wasser unten durch die ganze Zelle laufen kann bzw. das Gas oben entweichen kann. Mit einer Gummidichtung in Ringform werden die Elektroden auf Abstand zueinander gehalten. Elektroden und Gummiringe bilden so das Gefäß der Trockenzelle, in der das Wasser elektrolysiert wird. Jede Trockenzelle hat einen Wassereinlauf (unten) und einen Gasauslass (oben). Zelle und Wassertank bilden somit einen Kreislauf. Ständig läuft Wasser aus dem Tank in die Zelle und Gas, vermischt mit Wasser, in den Tank zurück. Dieser Kreislauf dient nicht nur der Versorgung mit Wasser, sondern auch der Kühlung.

Eine Zelle besteht aus einem Plattenstapel von Elektroden, die an die Bordnetzspannung des Fahrzeuges (12 oder 24 Volt) angeschlossen werden. Eine Zuführung liefert Wasser nach, während das Elektrolysegas (Knallgas, bestehend aus Wasserstoff und Sauerstoff) gemeinsam gesammelt wird.

Einsatz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beworben wird die Zelle häufig als „Mittel zur Treibstoffeinsparung“. Es sollen Treibstoffersparnisse von 30 %, an anderen Stellen bis zu 60 % erzielbar sein. Hierzu wird durch den von der Lichtmaschine gelieferten Strom Wasser in der Zelle zerlegt und dem Ansaugtrakt des Motors zur Verbrennung zugeführt. Teilweise wird die Technologie beworben in Form von „Autos, die mit Wasser fahren“, was aber einem "Perpetuum mobile" entspricht.

Kritik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Wirkungsgrad eines Ottomotors ist sehr schlecht und beträgt in etwa 0,3. Stehen 100,0 kWh Benzinenergie zur Verfügung, so ergibt sich folgende mechanische Antriebsenergie:

  • 100,0 kWh Benzinenergie × 0,3 (mechanischer Wirkungsgrad Ottomotor) = 30,0 kWh mechanische Antriebsenergie.

Für die Energiebilanz der Wasserstoff-Gewinnung gilt die Formel (auf 1 Nachkommastelle gerundet):

Von einer Energieeinheit Benzin kommen also nur ca. 19 % in Form des brennbaren Gases aus der HHO-Zelle. Der Gesamtverlust dieser Erzeugerkette beträgt ca. 81 %.

Im behaupteten Fall soll der benzinbasierte Energieeinsatz um 30 % geringer sein, also bei 70,0 kWh liegen („Benzineinsparung“). Dies verändert die Bilanz wie folgt:

  • 70,0 kWh Benzin × 0,7 („verbesserter“ Wirkungsgrad Ottomotor) = 49,0 kWh (Antriebsenergie + mechanische Energie zur Wasserstoff-Erzeugung)

Von diesen 49,0 kWh werden wie im obigen Fall 30,0 kWh als Antriebsenergie benötigt, bleiben also 19,0 kWh an mechanischer Energie zur Wasserstoff-Erzeugung übrig. Als Wasserstoff-Energie ergibt sich:

  • 19,0 kWh × 0,9 (Wirkungsgrad Lichtmaschine) × 0,7 (Wirkungsgrad Elektrolyse) = 12,0 kWh Wasserstoff-Energie.

Fazit: Es werden bei 30%iger Kraftstoffeinsparung und gleicher Antriebsenergie 12,0 kWh Wasserstoff-Energie benötigt, um den Wirkungsgrad des Ottomotors um den Faktor 2,3 zu verbessern.

Aus physikalischer Sicht ist dieses Prinzip nicht funktional, die Treibstoffeinsparung ist wissenschaftlich im beworbenen Umfang nicht begründbar. Zitierte Gutachten, u. a. der NASA oder des Jet Propulsion Laboratory zeigen zwar durchaus Effekte einer verbesserten Effizienz der Verbrennung im Motor nach Zusatz von Knallgas, jedoch ist hierbei der Energieeinsatz zur Erzeugung des Knallgases nicht mitbetrachtet.[1] Effekte wie geändertes (unbewusstes) Fahrverhalten können jedoch durchaus eine Einsparung bewirken, die allerdings nicht technisch bedingt ist. Es handelt sich insofern um eine Form von Schlangenöl.

Bei einer Nutzung als Energiespeicher im Rahmen der Rekuperation im Hybrid- oder Elektrofahrzeug wäre das Prinzip grundsätzlich nutzbar, allerdings sind derzeitige Speichermethoden auf Basis eines Lithium-Ionen-Akkumulators deutlich effizienter.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. hhogas.at: Emissions and Total Energy Consumption of a Multicyliner Piston Engine Running on Gasoline and a Hydrogen-gasoline Mixture. (PDF; 2,3 MB).