Wasserstoff – so bleiben wir mobil

Weiterer Forschungsbedarf besteht rund um die Fahrzeugtanks. Denn Wasserstoff ist explosiv. Bevor Tanks in Fahrzeuge eingebaut werden, müssen eingesetzte Materialien daher auf ihre Belastbarkeit untersucht werden. Dies übernehmen Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM im hauseigenen Wasserstofflabor: Hier lassen sich Wasserstoffdrücke von 1000 bar erzeugen. »Wir bringen Materialproben des Tanks in eine Druckkammer ein, die mit gasförmigem Wasserstoff gefüllt ist – und zwar unter einem Druck, wie er auch im späteren Tank herrscht«, sagt Ken Wackermann, Wissenschaftler am Fraunhofer IWM. »Dort belasten wir die Probe mechanisch – wir lassen eine Apparatur also daran ziehen und zerren.« Was hält das Material unter diesen real vorkommenden Bedingungen aus? Die Forscher beschreiben das Verhalten des Materials und übertragen es mit der Finite-Elemente-Methode – einer Simulationsart – auf die gesamte Tankgeometrie. Anhand der Ergebnisse machen die Forscher auch Vorhersagen darüber, wie dick das Tankmaterial sein muss – oder entwickeln neue Materialien. Die Ergebnisse der Simulation wiederum überprüfen sie zusammen mit Partnern, indem ein kompletter Tank belastet wird, bis er birst. Hält er so viel aus wie berechnet? Die Wasserstoff-Druckkammern sind noch »taufrisch«: Sie sind seit Ende August 2020 in Betrieb.

Wie sich die Wasserstofftanks recyceln lassen, gehört ebenfalls zu den Fragen, die bislang noch nicht geklärt sind: Derzeit bestehen H₂-Tanks für mobile Anwendungen meist aus duroplastehaltigen Werkstoffen – diese können am Ende ihrer Einsatzdauer jedoch nur geschreddert werden. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT setzt daher auf Thermoplasten: Der Liner, ein wasserstoffdichter Tank, wird mit Kohlenfasern umwickelt, die in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind und die miteinander verschweißt werden. Auf umgekehrtem Wege lassen sich diese Materialien wieder recyceln: Man schweißt die Platten einfach wieder ab. Die Forscherinnen und Forscher arbeiten derzeit an den entsprechenden Produktionsverfahren. Schließlich soll Wasserstoff künftig nicht nur Rennwagen der HYRAZE League antreiben, sondern ist neben der batteriegespeisten Elektromobilität der größte Hoffnungsträger als Antrieb der Zukunft, um möglichst vielen Menschen das größtmögliche Maß an gewohnter Mobilität zu garantieren.