MATERIALPRÜFPROGRAMM ZUR BESTIMMUNG DER WASSERSTOFFEIGNUNG VON MATERIALIEN
Die derzeit übliche Methode für die Prüfung von Stahl auf dessen Eignung für den Bau von Druckwasserstofftanks im Rahmen der Zulassung bewertet lediglich die Rissausbreitung unter konstanter Last. Während des Betriebs von Drucktanks für den Trailertransport von gasförmigem Wasserstoff wirkt jedoch eine Vielzahl an Kräften und Belastungen auf den Tankwerkstoff. Für die Bewertung der Materialeignung und somit der Sicherheit des Behälters sollte das Material im Vorfeld der Zulassung intensiv geprüft werden – bei Bedingungen, die möglichst jenen im realen Betrieb entsprechen. Ziel ist die Erstellung einer Reihe standardisierter Prüfungen, welche die Belastungszustände möglichst realitätsgetreu abbilden.
Diese Belastungen umfassen statische Kräfte aus dem wirkenden Behälterdruck, zyklische Kräfte aus den Befüll- und Entleervorgängen sowie einzelne, intensive Lastspitzen, die während des Fahrbetriebs der Trailer aufgrund von Erschütterungen und Vibrationen auftreten. Basierend darauf wurde ein umfassender Katalog verschiedener Prüfmethoden für Stähle unter Wasserstoffeinfluss entwickelt. Auch die gültigen Normen und Regelwerken zu Auslegung, Konstruktion und Prüfung von Drucktanks für Wasserstoff wurden bei den Prüfmethoden berücksichtigt.
Die Verfahren umfassen statische sowie dynamische Prüfungen, Hohlzugprobentests und bruchmechanische Untersuchungen. Wasserstoff wird entweder elektrolytisch in den Werkstoff eingebracht, um maximale Beladung zu erreichen, oder über Druckwasserstoff, wie er auch in der Realität auf das Material wirkt. Prüfung unter gasförmigem Wasserstoff wird bei extremen Drücken bis über 1000 bar durchgeführt. Begleitet werden die Versuche von umfassender Materialcharakterisierung in wasserstofffreier Umgebung, um den Wasserstoffeinfluss bewerten zu können.
Wirkung und Effekte
Eine Standardisierung des Prüfkatalogs soll eine möglichst vergleichbare und reproduzierbare Materialprüfung ermöglichen. Die Feststellung der Materialeignung für hohe Drücke und Wasserstoffeinfluss ist für die Zulassung neuer Werkstoffe zur Wasserstoffspeicherung unerlässlich. Die Durchführung zielgerichteter Prüfungen unter möglichst realer Abbildung der im Betrieb wirkenden Kräfte ist ein wichtiger Beitrag zum sicheren und störungsfreien Betrieb von Wasserstoffinfrastruktur.
Projektpartner
- Energienetze Steiermark, AUT
- OMV Downstream, AUT
- TÜV SÜD Österreich, AUT
- voestalpine BÖHLER Edelstahl, AUT
- voestalpine Stahl Donawitz, AUT
- voestalpine Tubulars, AUT
- Worthington Cylinders, AUT
- Austrian Institute of Technology, AUT
- Bioenergy and Sustainable Technologies, AUT
- Graz University of Technology, AUT
- LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen, AUT
- Montanuniversität Leoben, AUT
- Polymer Competence Center Leoben, AUT