Polymers4Hydrogen – Design von Polymerwerkstoffen und Composites für den Einsatz unter hohem Druck
Polymers4Hydrogen befasst sich mit den Herausforderungen der Wasserstoffspeicherung, indem neue Polymermaterialien mit verbesserten Barriereeigenschaften und neue Herstellungskonzepte und Designs für linerlose Hochdruckspeichertanks entwickelt werden.
Projektpartner
Polymer Competence Center Leoben GmbH, HyCentA Research GmbH, Montanuniversität Leoben, Politecnico di Milano, Tampere University of Technology, Arlanxeo Deutschland GmbH, Contitech Rubber Industrial Kft., Evonik Resource Efficiency GmbH, Peak Technology GmbH, SKF Sealing Solutions Austria GmbH
Laufzeit
01.01.2020 – 01.01.2024
Fördergeber
COMET – Competence Centers for Excellent Technologies
Motivation
Bei der Bewältigung der Herausforderungen der Energiewende hat Wasserstoff, aufgrund der dreimal höheren Energiedichte im Vergleich zu Erdöl, ein vielversprechendes Potenzial als neuer Energieträger. Das COMET-Modul Polymers4Hydrogen befasst sich mit den Herausforderungen der Wasserstoffspeicherung, indem es Polymerwerkstoffe und Dichtungslösungen für den Einsatz unter hohem Druck konzipiert. Extreme Betriebsbedingungen (-40 °C, >700 bar) stellen Polymerwerkstoffe vor zahlreiche Herausforderungen, die von der Permeation von Wasserstoff durch Verbundwerkstoffe bis zum explosiven Dekompressionsversagen reichen. In vielen Bereichen fehlt es noch an grundlegenden wissenschaftlichen Erkenntnissen, um zukunftsweisende Anwendungen im Bereich der Wasserstofftechnologie zu realisieren. Um diese wissenschaftlichen Grundlagen zu schaffen, wurde Polymers4Hydrogen mit einem interdisziplinären Ansatz entlang der Wertschöpfungskette von der Polymerchemie über die Polymerverarbeitung bis hin zur Charakterisierung und Simulation von komplexem Materialverhalten aufgebaut.
Vorgehen
Im Rahmen von Polymers4Hydrogen werden neue Materialien mit erhöhten Barriereeigenschaften gegen¬über kleinen Gasmolekülen (z.B. Wasserstoff) entwickelt. Zudem werden Permeations¬eigen¬schaf¬ten mittels einer Permeationszelle bestimmt und die Eigenschaften von Polymeren unter extremen Be¬din¬gun¬gen unter¬sucht, sowie neue Wicklungskonzepte für linerlose Hochdrucktanks entwickelt und Simulations¬strategien im Bereich Computational Fluid Dynamics implementiert. Aufgabenbereich des LCCs ist dabei die Optimierung des Designs und des Herstellungsprozesses für Hochdrucktanks, um eine effizientere Faserverstärkung zu erreichen und Material- und Prozesskosten zu reduzieren. Aufgrund der Anforderungen der Automobilindustrie geht die Konstruktion weg vom zylindrischen Druckbehälter hin zu einer rechteckigen Form. Dies stellt eine große Herausforderung bei der Druckbehälterauslegung dar, da die Zielvorgaben für den Nennbetriebsdruck 700 bar und für den Berstdruck 2000 Bar betragen.
Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung des Projektes „Design von Polymerwerkstoffen und Composites für den Einsatz unter hohem Druck – Polymers 4 Hydrogen“, die vom österreichischen Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) und Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW) unter der Schiene „COMET-Modul“ gewährt wurde. Zudem gilt unser Dank dem Polymer Competence Center Leoben GmbH, welches als Hauptstandort und COMET-Zentrum des Projekts fungiert.
Ansprechpartner*in
Elisabeth Gleis, M.Sc.; Dr.-Ing. Swen Zaremba