Wasserstoffspeicher aus Verbundwerkstoffen

Hochdruck-Gasspeicherbehälter stellen einen der größten und am schnellsten wachsenden Märkte für hochentwickelte Verbundwerkstoffe dar, insbesondere für filamentgewickelte Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe. Sie werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, unter anderem in der Automobilindustrie und ihren wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen.

1. Ganzmetallkonstruktion, im Allgemeinen Stahl.
2. Überwiegend Metall mit einer Faserumwicklung in Ringrichtung, meist Stahl oder Aluminium mit einem Glasfaserverbund. Der Metallbehälter und die Verbundwerkstoffe teilen sich die gleiche strukturelle Belastung.
3. Metallbehälter mit einer Umhüllung aus einem Vollverbundwerkstoff, im Allgemeinen Aluminium, mit einem Kohlenstofffaserverbundwerkstoff. Die Verbundwerkstoffe tragen die strukturellen Lasten.
4. Eine Konstruktion aus Vollverbundwerkstoffen, Polymer (in der Regel Polyethylen hoher Dichte oder HDPE) mit Kohlenstofffasern oder hybriden Kohlenstoff-/ Glasfaserverbundwerkstoffen. Die Verbundwerkstoffe tragen alle strukturellen Lasten.
5. Auskleidungslose Konstruktion, vollständig aus Verbundwerkstoffen.

Die Verwendung alternativer Kraftstoffe, wie z. B. Wasserstoff, wird zunehmend als Lösung zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Verringerung der CO2-Emissionen angestrebt, insbesondere in der Automobilindustrie. Wasserstoff hat jedoch von allen Kraftstoffen die höchste Energie pro Masse.

Ein Kilogramm Wasserstoff entspricht 33,3 kWh, d. h. er liefert dreimal mehr Energie als herkömmlicher Kraftstoff. Die niedrige Dichte von Wasserstoff bei Umgebungstemperatur führt jedoch zu einer geringen Energie pro Volumeneinheit. Eine zentrale Herausforderung besteht daher darin, Wasserstoff in ausreichender Menge an Bord zu speichern, ohne den Raum für Passagiere und Fracht zu beeinträchtigen.

Die Druckbehälter des Typs IV werden für die Speicherung von Wasserstoff verwendet und durch das Aufwickeln von Kohlenstofffasern und Epoxid auf eine Kunststoffauskleidung hergestellt. Die Verwendung von Kohlefaserverbundwerkstoffen führt zu einem deutlich geringeren Gewicht als bei Druckbehältern aus Metall.

Hexagon Composites ist ein führender Hersteller von Druckbehältern und produziert Wasserstofftanks aus Verbundwerkstoffen für verschiedene Fahrzeugtypen. Sie nutzen Wasserstoff in Kombination mit der Brennstoffzellentechnologie als kohlenstoffarmen alternativen Kraftstoff für Mobilitätsanwendungen.

Die Hauptvorteile des Einsatzes von Verbundwerkstoffen machen diese Wasserstoffspeicher leicht, sie haben ein langfristiges Potenzial, sind ein sauberer und sicherer Energieträger, können in großem Umfang gespeichert werden und haben eine verbesserte Lebensdauer.

Wir freuen uns, dass Sie sich die Zeit genommen haben, unseren Blogbeitrag über Wasserstoffspeicher aus Verbundwerkstoffen zu lesen. Werfen Sie einen Blick auf unseren Masterstudiengang Lightweight Engineering & Composites.