Autorennen mit Chemie

Ein Auto, angetrieben durch chemische Reaktionen: Was sich wie Zukunftsmusik auf dem Automarkt anhört, ist für drei Dortmunder Bio- und Chemieingenieurstudenten Teil eines Studienprojektes. Sie nehmen im September am ChemCar-Wettbewerb teil und hoffen, mit ihrer ausgeklügelten Auto-Idee zu gewinnen.

In einer für sie reservierten Experimentiervitrine experimentieren die Projektteilnehmer mit der Reaktion, die ihr ChemCar antreiben soll. Fotos: Ildiko Holderer Video: BCI der TU Dortmund

Es zischt und blubbert im Reagenzglas der ChemCar-Teilnehmer, wenn Eisennitrat und Wasserstoffperoxid aufeinander treffen. Drei Chemie- und Biongenieurwesen-Studierende der TU Dortmund tüfteln seit Monaten an der Reaktion, die ihr Auto, das ChemCar, auf dem ChemCar-Wettbewerb am besten antreibt.

Das Finlae des Wettbewerbs findet nun vom 10. bis zum 13. September in Karlsruhe statt. Die TU Dortmund schickt Franziska Horbach, Lukas Hebing und Elisabeth Niesing ins Rennen um das beste ChemCar.

Alle Außeneinflüsse bedenken

Dabei müssen die Teilnehmer ein Automodell mit mindestens zwei Kilogramm Gewicht durch eine oder mehrere chemische Reaktionen antreiben und möglichst genau steuern. Im vergangenen Jahr war das die Reaktion von Kohlenstoffdioxid und Säure, die einen Gasstrom produzierte und so das ChemCar erfolgreich antrieb. „Damit die Reaktionen kontrolliert werden können, müssen alle Außeneinflüsse wie die Temperatur bedacht werden“, erklärt einer der Projektbetreuer.

Die drei TU-Teilnehmer des ChemCar-Wettbewerbs.

Erst eine halbe Stunde vor Beginn des Wettbewerbs erfahren die Teilnehmer, wie lang die Strecke ist, die sie mit dem ChemCar innerhalb von drei Minuten schaffen müssen. Die Länge der vorgegebenen Strecke zwischen zehn und 20 Metern muss möglichst genau eingehalten werden. Dafür muss auch die chemische Reaktion gut kontrollierbar sein und immer gleich ablaufen.

„Alle ‚Zutaten‘ für die Reaktion und das ChemCar müssen nach den Wettbewerbsregeln in eine schwarze Box wie die hier passen“, sagt Projetteilnehmerin Franziska Horbach und zeigt auf eine Kiste, die nur ein bisschen größer als ein Schuhkarton ist.

Kontakte zu Unternehmen ermöglichen

Der Kreativität der Teilnehmer, was das Design des Autos angeht, ist trotzdem keine Grenze gesetzt, was auch die ChemCars der letzten drei Teilnehmergruppen der TU Dortmund zeigen (siehe Foto).

Die ChemCars der letzten drei Jahre sind nicht nur technisch ausgeklügelt, sondern können sich auch sehen lassen.

Auf den diesjährigen Wettbewerb freuen sich alle drei Studenten. Sie arbeiten seit Monaten an ihrem Konzept, um wie ihre Vorgänger 2009 und 2011 den Sieg davonzutragen. Dotiert sind die ersten drei Plätze mit 2000, 1000 und 500 Euro, die an die Teilnehmer gehen.

Der Wettbewerb in Karlsruhe soll jedoch nicht nur praktische Erfahrungen ermöglichen und das Portemonnaie der Studenten füllen, sondern auch Kontakte zu Unternehmen erleichtern. „Die beiden Studenten der Siegergruppe letztes Jahr haben so Praktika bei angesehenen Firmen vermittelt bekommen“, erzählt einer der Betreuer. Denn die Sponsoren des Wettbewerbs sind gleichzeitig auch potenzielle Arbeitgeber.

Mit Eisbad und Zerfallsreaktion

Für den Motorantrieb ihres ChemCars verwenden die drei Studenten Wärme als Energiequelle. Die entsteht durch eine Zerfallsreaktion von Wasserstoffperoxid, einer Verbindung von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, die in hoher Konzentration zum Beispiel als Raketenantrieb dient. Weil es aber ziemlich lange dauert, bis so eine Reaktion vollkommen abgekühlt ist, ist der Wärmetransport der Reaktionswärme auch schwer zu kontrollieren. Und das ChemCar muss nicht möglichst weit fahren, sondern genau gesteuert werden, um den Wettbewerb zu gewinnen.

Deshalb haben sich die Studenten etwas ausgedacht, um dieses Problem zu lösen. „Wir haben uns überlegt, dass wir quasi einen Umweg gehen, um den Wärmetransport besser kontrollieren zu können. Besonders wichtig dafür ist ein Thermogenerator, ein kleines Plättchen, das die Temperaturunterschiede in elektrische Energie umwandelt“, erklärt Lukas Hebing. Von oben wird dieses Plättchen durch ein Eisbad gekühlt, von unten erhitzt durch den Dampf, der von der Zerfallsreaktion aufsteigt – denn diese setzt Wärme frei. Die Temperaturunterschiede am Thermogenerator-Plättchen bewirken, dass elektrische Energie freigesetzt wird, die dann das ChemCar zum Laufen bringen.

„Dicke Party“

Sollte das Projekt der drei Studenten überzeugen, „wird erstmal eine dicke Party geschmissen“, kündigen sie an. Eingeladen sind dann natürlich alle, die mit an dem ChemCar und dem Konzept gearbeitet haben – die Betreuer und die Helfer aus der Werkstatt des BCI zum Beispiel. Aber zunächst einmal „macht das Projekt an sich Spaß“, sagt Lukas Hebing. Die anderen beiden stimmen zu und sind sich einig: Egal, wie der Wettbewerb schlussendlich ausgeht, gelohnt hat es sich allemal.