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Gasphysik
Zündgrenzen
Brennbare Gase sind nur in gewissen Mischungsverhältnissen mit Luft oder Sauerstoff brennbar. Die Tabelle zeigt die unteren und oberen Zündgrenzen für ausgewählte Gase auf.
Unterhalb der unteren Zündgrenze befindet sich nicht genügend Gasmoleküle im Gemisch um eine Verbrennung aufrecht zu erhalten: die Flamme erlischt.
Oberhalb der oberen Zündgrenze befinden sich nur noch so wenig Sauerstoffmoleküle im Gemisch, das zwar einzelne Gasmoleküle reagieren können, sich die Verbrennung aber nicht weiter fortsetzen kann.
| Gasförmiger Stoff | Zündgrenzen in Vol.-% bei 20°C und 1,013 bar | |||
| in Luft | in Sauerstoff | |||
| untere | obere | untere | obere | |
| Aceton | 2,5 | 13,0 | --- | --- |
| Acetylen | 1,5 | 80,0 | 2,8 | 93,0 |
| Ethan | 3,0 | 15,5 | 3,0 | 66,0 |
| Ethanol (Äthylalkohol) | 3,5 | 15,0 | --- | --- |
| Ethen | 2,7 | 34,0 | 3,0 | 80,0 |
| Benzol | 1,2 | 8,0 | --- | --- |
| Butan | 1,5 | 8,5 | 1,8 | 49,0 |
| Kohlenmonoxid | 12,5 | 74,0 | 15,5 | 94,0 |
| Methan | 5,0 | 15,0 | 5,1 | 61,0 |
| Propan | 2,1 | 9,5 | 2,3 | 55,0 |
| Propen | 2,0 | 11,7 | 2,1 | 53,0 |
| Wasserstoff | 4,0 | 75,6 | 4,9 | 94,0 |
Verbrennung:
Verbrennung ist immer ein Oxidationsprozess bei dem ein brennbarer Stoff unter intensiver Wärmeentwicklung mit Sauerstoff (O2) reagiert.
Bei der idealen Verbrennung werden dem Brennstoff genau so viele Sauerstoffmoleküle zugeführt, wie für die vollständige Umwandlung erforderlich sind. Man spricht dann von einem stöchiometrischen Gemisch.
Für Wasserstoff gilt hier bzw. die chemische Gleichung: Auf 2 Moleküle Wasserstoff (H2) kommt also ein Molekül Sauerstoff (O2).
2 H2 + O2
2 H2O
Für andere Brennstoffe ist die Verbrennung des Kohlenstoffanteils ausschlaggebend:
C + O2
CO2
Sollte nicht genug Sauerstoff vorhanden sein, führt folgende chemische Reaktion zur Bildung des giftigen Kohlenmonoxid (CO):
2 C + O2
2 CO
Sauerstoff:
Normalerweise findet die Verbrennung mit Luft statt. Dabei stellt der Stickstoffanteil (N2) der Luft lediglich Ballast dar. Er muss durch die Flamme erhitzt werden obwohl er nicht am Oxidationsprozess der Verbrennung teilnimmt. Verringert man die Stickstoffmenge (N2) durch Zugabe von Sauerstoff (O2) erhöht sich also die Verbrennungstemperatur. Bei Verbrennung mit reinem Sauerstoff erreicht sie ihr Maximum.
Außerdem erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit. Die Verbrennung läuft schneller ab, weil die Dichte der Sauerstoffmoleküle höher ist. Es fehlt hier der Ballast Stickstoff (N2) zwischen den Brennstoff- und Sauerstoffmolekülen.
Anstieg der theoretischen Verbrennungstemperatur mit dem Sauerstoffgehalt
Prüfgase
Die Verbrauchswerte von Erdgasfahrzeugen werden durch die Automobilindustrie auf Basis zweier Prüfgase ermittelt:
- Prüfgas G 20 nach DIN 3362 (100 % Methan)
- Prüfgasgemisch G 25 nach DIN 2262 (86 % Methan, 14 % Stickstoff)
Die realen Verbrauchswerte hängen von der Zusammensetzung des getankten Erdgases ab. Genaue Informationen zu Gasen bietet Air Liquide Deutschland unter www.spezialgase.de
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