Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat zusammen mit Partnern ein neues Modell entwickelt, um die Alterung von kohlenstofffaserverstärkten Wasserstofftanks zu simulieren. Die Methode ermöglicht es laut Pressemitteilung der BAM, die optimale Wandstärke der Behälter zu ermitteln und damit Material und Kosten einzusparen.

Um die Klimaschutzziele der EU zu erreichen, setzt die Automobilbranche verstärkt auf den Leichtbau – auch in Brennstoffzellen-Autos. Der Einsatz von leichten Materialien und insbesondere faserverstärkten Verbundwerkstoffen gilt als Schlüsseltechnologie zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen. Auch in Brennstoffzellen-Autos werden Composite eingesetzt: als Speicher für Wasserstoff.

Unnötig teure Tanks

Gegenwärtige Verbunddruckbehälter als Tanks für Wasserstoffautos müssen laut Mitteilung jedoch in vielen Fällen überdimensioniert ausgelegt sein, um die Sicherheitsanforderungen erfüllen zu können. Das mache die betreffenden Tanks unnötig schwer und kostspielig.

Der BAM ist es nun mit ihrem Projekt gelungen, ein Simulationstool zu entwickeln, mit dem die Konstruktion von Verbundzylindern für Wasserstoffautos optimiert werden kann. Das Modell erlaubt es laut BAM, das Verhalten ausgehend von einzelnen Faserbrüchen zu simulieren und Vorhersagen zur Festigkeit der Behälter zu treffen. So kann die Wandstärke der Druckbehälter auf ein sicheres Minimum reduziert werden.

Behälter können leichter werden

"Wasserstoffautos sind immer noch sehr teuer in der Herstellung, insbesondere auch aufgrund der teuren Gasspeicher", so Georg W. Mair, Projektleiter der BAM. "Mit diesem Modell können wir Detailinformationen und Hinweise für Hersteller und Regelsetzer bereitstellen, die die Konstruktion von leichten Druckgasbehältern verbessern werden."

Validiert wird das Simulationstool anhand empirischer Daten der BAM. Diese basieren insbesondere auf Untersuchungen zur Berstfestigkeit von Druckbehältern aus Verbundwerkstoffen aber auch auf zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Detektion kleinster Brüche. (amo)