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Entzündung von Wasserstoff/Luftgemischen durch Streamerentladungen

20.10.2010

Die Zündung von H2/Luftgemischen mit einem Wasserstoffvolumenanteil zwischen 10 % und 70 % durch Streamerentladungen in einer Spitze/Platte-Elektrodenkonfiguration wird in Abhängigkeit der auftretenden Spannungszyklen und der Spannungsamplitude untersucht. Die Spannungsamplitude beträgt 11 kV.

In Abbildung 1 ist das Ergebnis der Untersuchung zu sehen. Die gefüllten Punkte repräsentieren die niedrigste Anzahl von Spannungszyklen, die für minimal eine Zündung des jeweiligen Gemisches in 10 Versuchen ausgereicht haben. Die nicht gefüllten Punkte geben die Anzahl von Spannungszyklen an, bei der es in 10 Experimenten zu keiner Zündung kam. Es ist zu erkennen, dass bei 11 kV 30 Spannungszyklen ausreichend sein können, um Gemische mit einem Wasserstoffanteil zwischen 15 % und 30 % zu entzünden. Für magerere bzw. fettere Gemische wird eine höhere Anzahl von Spannungszyklen benötigt, um eine Zündung zu erreichen. Ein Vergleich mit der Mindestzündenergie von Wasserstoff (Diagramm oben links in Abbildung 1) zeigt qualitativ einen ähnlichen Verlauf - nämlich steigende Mindestzündenergien sobald das Gemisch ausgehend von der zündwilligsten Zusammensetzung bei 22 % Wasserstoff in Luft in den mageren bzw. fetten Bereich variiert wird.

Abbildung 2 zeigt für einige der untersuchten Gemische im jeweils ersten Bild einer Sequenz die Streamerentladung und in den darauf folgenden Bildern das Eigen-leuchten der Verbrennung. Für jedes Gemisch ist eine Bildsequenz aus vier Bildern zu sehen. Die Zahl unten links in jedem Bild gibt die Belichtungszeit an. Die Zahl im Kästchen zwischen den Bildern einer Sequenz gibt den zeitlichen Abstand zwischen den jeweiligen Aufnahmen an. Am unteren Rand der Bilder ist teilweise die Reflexion des Leuchtens an der Platte zu beobachten.

Abbildung 1: Minimale Anzahl von Spannungszyklen, die für die verschiedenen H2/Luftgemische bei 11 kV ausreicht, um das entsprechende Gemisch in einem von 10 Versuchen zu zünden bzw. nicht zu zünden und Vergleich mit der Mindestzündenergie von H2/Luftgemischen

Abbildung 2: Zündung durch Streamerentladung und anschließende Flammenausbreitung für verschiedene H2/Luftgemische

 

Ansprechpartner:

T. Langer, AG 3.73, tim.langer(at)ptb.de