Energie 09.05.2022, 09:50 Uhr

Wasserstoff sicher im Zaum halten

Wie lange halten Leitungen und Komponenten, die dauerhaft mit Wasserstoff in Berührung kommen? Antworten liefert das Fraunhofer LBF. In Halle 13 zeigen die Darmstädter, wie ihnen das gelingt.

Untersuchungseinrichtung zur Durchführung von Schwingfestigkeitsuntersuchungen mit elektrochemisch appliziertem Wasserstoff. Foto: Fraunhofer LBF

Untersuchungseinrichtung zur Durchführung von Schwingfestigkeitsuntersuchungen mit elektrochemisch appliziertem Wasserstoff.

Foto: Fraunhofer LBF

Wasserstoff zählt zu den Energieträgern der Zukunft, etwa im Hinblick auf die emissionsfreie Mobilität. Voraussetzung aber ist, dass das chemische Element stets sicher gelagert und transportiert werden kann. In diesem Kontext stellt das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF auf der Hannover Messe aktuelle Analysekonzepte und individuelle Validierungsmethoden vor. Aus den Ergebnissen leiten die Darmstädter eine zu erwartende Lebenszeit für Materialien und Systeme im Umfeld der Wasserstofftechnologie ab. Hersteller können so vor Nutzungsausfällen geschützt werden.

Autoklav in weitem Spektrum temperierbar

Für die Untersuchung des zyklischen Werkstoffverhaltens unter dem Medium Wasserstoff steht im Fraunhofer LBF eine spezielle Versuchseinrichtung zur Durchführung von kraft- und dehnungsgeregelten Versuchen unter Druckwasserstoff mit Partialdrücken von 7 bar bis 50 bar bereit. Neben der Durchführung von Referenzuntersuchungen unter Stickstoffatmosphäre mit einem Druck von 10 bar, besteht auch die Möglichkeit zur Temperierung des Autoklavs, mit regelbaren Temperaturen zwischen -40 °C und 130 °C.

In einem Forschungsprojekt wurde zusätzlich zur Werkstoffcharakterisierung unter Druckwasserstoff eine elektrochemische Zelle entwickelt, um simultan bei Anliegen einer äußeren Last eine Werkstoffprobe mit elektrochemisch angebotenem Wasserstoff zu beladen. Nach Optimierung der Versuchsparameter konnte für den untersuchten Schmiedestahl 1.5132 mit einem Lasthorizont im Kurzzeitfestigkeitsbereich nachgewiesen werden, dass es möglich ist, den schwingfestigkeitsmindernden und damit schädigenden Einfluss einer Druckwasserstoffumgebung durch elektrolytisch angebotenen Wasserstoff abzubilden. Die Untersuchungen werden aktuell fortgesetzt, um diese Versuchstechnik auch für den höherzyklischen Lebensdauerbereich zu qualifizieren.

Fatale Folgen ausschließen

Unternehmen aus den Bereichen Transport, Energie sowie des Maschinen- und Anlagenbaus können durch Anwendung von kundenspezifischen oder individuellen Analyse- und Versuchskonzepten am Fraunhofer LBF ausschließen, dass aufgrund von Unkenntnis ein frühzeitiges Versagen von Bauteilen und Systemkomponenten in Verbindung mit Wasserstoff auftritt, was möglicherweise zu fatalen Folgen für den Nutzer führt.   sta

Fraunhofer LBF, Halle 13, Stand C 40

www.lbf.fraunhofer.de

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