Warum ist das Thema Wasserstoffsicherheit aktuell so wichtig?
Technische Zuverlässigkeit /Sicherheit ist der Schlüssel zur erfolgreichen Verbreitung neuer Technologien. Einheitliche Standards und Prüfverfahren sorgen dafür, dass Wasserstoffsysteme langfristig stabil und sicher arbeiten. Wasserstoffanwendungen werden, so nach wie vor die Prognose, in die Breite ausgerollt. Damit werden Personenkreise involviert, die noch keine oder wenig Erfahrungen mit den Eigenschaften von Wasserstoff und der damit verbundenen Möglichkeit der Eigenschaftsveränderung in den kontaktierten Materialien haben.“
Welche Herausforderungen gibt es bei der Bewertung von H₂-Systemen?
Grundsätzlich besteht bei Anwesenheit von Wasserstoff Explosionsgefahr, und der Umgang mit diesem Gas stellt hohe Sicherheitsanforderungen. Die technische Zuverlässigkeit von Wasserstoffsystemen wiederum hängt von multiphysikalischen Einflüssen ab: Mechanisch kann Wasserstoffversprödung zu Rissbildung und Materialversagen führen. Thermische Belastungen durch wechselnde Betriebstemperaturen beeinträchtigen die Dichtheit und Lebensdauer von Komponenten. Chemisch führt die hohe Diffusionsfähigkeit von Wasserstoff zu Wechselwirkungen mit Materialien, die deren Eigenschaften langfristig verändern können. Eine zuverlässige Bewertung erfordert daher neuartige Testmethoden, die diese komplexen Wechselwirkungen ganzheitlich und effizient erfassen. Des Weiteren sind Wasserstoffsysteme eingebettet in ein übergeordnetes System, z. B. ein Fahrzeug, für das wiederum spezifische normative Anforderungen, insbesondere bzgl. der funktionalen Sicherheit, gelten. Benötigt werden daher auch qualitative und quantitative bzw. probabilistische Bewertungsverfahren, die die für diese Absicherung erforderlichen Kennzahlen auf Gesamtsystemebene ermitteln.
Wie beeinflusst Wasserstoff Materialien, und welche Designrichtlinien sind entscheidend?
Bei Kunststoffen ist nach derzeitigem Stand der Forschung vor allem relevant, dass Wasserstoff in den Werkstoff diffundiert und an Grenzflächen agglomeriert. Insbesondere bei Druckwechseln kann das zu einer Schädigung führen. Insgesamt gilt, dass in Bezug auf den Wasserstoffeinfluss noch hoher Forschungsbedarf existiert. Es gibt in der Wasserstofftechnologie neben dem Wasserstoff selbst noch eine Vielzahl weiterer Einflüsse auf die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen, die bei der Lebensdauerbetrachtung nicht vernachlässigt werden dürfen.
Welche Rolle spielt das Recycling für Wasserstoffsysteme?
Materialseitig zielt das Recycling auf die Gewinnung von marktfähigen Recyclingfraktionen und versorgungskritischen Rohstoffen und die Ausschleusung von Stör- bzw. Schadstoffen. Unter der Vielzahl von Komponenten und Systemen der Wasserstoffwirtschaft sind hier besonders PEM Brennstoffzellen- und Elektrolyseurstacks sowie Typ IV Tanks aus CFK herausfordernd. Bei der PEM Technologie zielt das Recycling in erster Linie auf die katalytischen Materialien wie Platin und Iridium, und die Separation der fluorhaltigen Materialien (Stichwort PFAS). Neben der Entwicklung von spezifischen, skalierbaren mechanischen und chemischen Aufbereitungsprozessen kann deren Effizienz präventiv durch ein entsprechendes Produktdesign verbessert werden. Für Typ IV Tanks aus CFK sind für effiziente Recyclingverfahren ebenfalls weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich, um daraus Kohlefasern entsprechender Qualität zu generieren.
Im Rahmen der Tagung Technische Zuverlässigkeit bieten Sie ein Tagesseminar zum Thema „Technische Zuverlässigkeit und Sicherheit von Wasserstoffsystemen“ an. Was macht unseren gemeinsamen Spezialtag so besonders?
Die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Wasserstoffsystemen sind zentrale Aspekte für die erfolgreiche Nutzung von H₂-Technologien. Der VDI-Spezialtag bietet eine ideale Plattform, um sich über aktuelle Entwicklungen, Best Practices und innovative Ansätze zu den bereits erwähnten Herausforderungen zu informieren.
