Als Wasserstoffmotor (Wasserstoffverbrennungsmotor) bezeichne ich einen Verbrennungsmotor, der mit Wasserstoff als Treibstoff betrieben wird.

Er wandelt chemische Energie in mechanische Arbeit und Wärme um. Grundlage ist die Knallgasreaktion (Verbrennung von Wasserstoff) in einem Hubkolben- oder Rotationskolben-Verbrennungsmotor. Meist werden Hubkolbenmotoren eingesetzt, die nach dem Ottoprinzip arbeiten; aber es gibt auch Wasserstoff­verbrennungs­motoren, die nach dem Dieselprinzip arbeiten. Der Wirkungsgrad des Wasserstoffmotors liegt zwischen dem des konventionellen, mit Benzin betriebenen Ottomotors und dem des Dieselmotors.

Der Wasserstoff­verbrennungs­motor ist nicht zu verwechseln mit dem Antriebssystem Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle und Elektromotor.

Wasserstofftechnologie, Wasserstoffbombe

Wasserstoff als Kraftstoff Eigenschaften des Wasserstoffs

Wasserstoff hat im Verhältnis zu seiner Masse einen hohen Energiegehalt, da jedoch seine Dichte[10] mit 0,089882 kg·m−3 bei Normalbedingungen[Anm. 1] nicht sehr groß ist, ist der Energiegehalt im Verhältnis zum Volumen sehr gering. Daher ist der Heizwert eines Wasserstoff-Luft-Gemisches davon abhängig, wie Wasserstoff und Luft miteinander gemischt werden – der Heizwert kann über, aber auch unter dem eines konventionellen Benzinluftgemisches liegen. Wasserstoff hat sehr große Zündgrenzen, die von 4 Vol-% Wasserstoff (Luftzahl λ = 10 , 1 {\displaystyle \lambda =10{,}1} {\displaystyle \lambda =10{,}1}) bis 75,6 Vol-% Wasserstoff (Luftzahl λ = 0 , 13 {\displaystyle \lambda =0{,}13} {\displaystyle \lambda =0{,}13}) reichen.[10] Theoretisch kann daher, selbst bei λ ≈ 10 {\displaystyle \lambda \approx 10} {\displaystyle \lambda \approx 10}, ein Wasserstoffmotor noch mit einem homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisch betrieben und die Last im gesamten Betriebsbereich des Motors durch Qualitätsänderung geregelt werden. Es ist aber auch wegen der weiten Zündgrenzen möglich, Betrieb mit inhomogenem überstöchiometrischen Gemisch anzuwenden. Zwar muss – wie bei anderen Kraftstoffen auch – bei höherem Luftverhältnis mehr Zündenergie aufgewendet werden, doch beträgt die nötige Zündenergie beim stöchiometrischen Wasserstoff-Luft-Gemisch mit etwa 0,017 mJ (Mindestwert)[10] nur ein Zehntel der eines konventionellen Benzinluftgemisches. Die Selbstentzündungs­temperatur des Wasserstoffes liegt mit 858 K (585 °C)[10] weit über jener von Benzin oder Dieselkraftstoff, daher hat Wasserstoff bei Verbrennung mit Vormischflamme günstige Klopfeigenschaften. Das erschwert allerdings den Betrieb eines nach dem Dieselverfahren arbeitenden Motors, weshalb in einem nach dem Dieselverfahren arbeitenden Wasserstoff­verbrennungs­motor die Ladungstemperatur durch Maßnahmen wie hohe Verdichtung erhöht werden muss, um die Selbstentzündung sicher einzuleiten. Da bei einem Wasserstoff­verbrennungs­motor die laminare Flammengeschwindigkeit[10] mit maximal 3 m·s−1 sehr hoch ist, sogar bei überstöchiometrischen Gemischen, kann eine kurze Brenndauer erzielt werden, die sich günstig auf den Wirkungsgrad auswirkt, allerdings wegen des schnellen Druckanstieges im Brennraum eine stärkere Belastung des Triebwerkes bedeutet.