Wasserstoff-Fahrzeuge zerstören sich selbst

8. August 2010, 12:05
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Das Gas macht Metalle spröde - Forschungsprojekt will genaus Ausmaß klären

Freiburg - Wasserstoff gilt zwar als Treibstoff der Zukunft, doch hat er auch Nachteile. So kann das leichteste der chemischen Elemente Metalle, die in der Fahrzeugtechnik verwendet werden, spröde machen. In Folge können Bauteile plötzlich versagen und brechen. Nun untersuchen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg diese Wasserstoffversprödung genauer. Profitieren soll davon die Wirtschaft.

"Eine Lösung dieses Problems gibt es wahrscheinlich nicht. Möglich ist jedoch eine genaue Kontrolle der Versprödung", meint IWM-Forscher Nicholas Winzer. Das Problem ist allgegenwärtig und betrifft alle Industriesparten. Nicht nur beim Beladen von Tanks kommt der Wasserstoff mit Metallen wie Stahl, Aluminium oder Magnesium in Berührung. Auch durch Korrosion oder beim Verchromen von Autoteilen kann sich Wasserstoff im Metallgitter einlagern. Beim Schweißen, Walzen oder Pressen ist ein Eindringen von Wasserstoff ebenso möglich.

Um Risse und Brüche künftig auszuschließen, nehmen wir die Materialien genauer unter die Lupe. "Mit unserem neuen Speziallabor untersuchen wir, wie und mit welcher Geschwindigkeit Wasserstoff durch ein Metall wandert. Wir können erkennen, an welchen Stellen im Material sich das Element ansammelt und wo nicht", erklärt Winzer. "Da das Risikopotenzial zumeist vom beweglichen Anteil des Wasserstoffs ausgeht, ist es erforderlich, diesen am gesamten Wasserstoffgehalt zu bestimmen."

Berechnung der Versprödung

Durch eine Wärmebehandlung, bei der Proben kontinuierlich aufgeheizt werden, setzen die Forscher den beweglichen Anteil frei und messen ihn gleichzeitig. Darüber hinaus belasten sie die Materialproben mechanisch und können so feststellen, wie sich der Wasserstoff im Metall bei zusätzlicher Spannung verhält. "In der Industrie müssen Bauteile der kombinierten Belastung durch Temperatur, Zug, Druck und Wasserstoff standhalten. Mit dem neuen Speziallabor können wir die erforderlichen Analyseverfahren zur Verfügung stellen", erklärt Winzer.

Die Labor-Ergebnisse nutzen die Forscher für die Computersimulation, mit der sie die Wasserstoffversprödung in Metallen berechnen lassen. "Durch die Kombination von Speziallabor und Simulationswerkzeugen haben wir herausgefunden, welche Werkstoffe Wasserstoff geeignet sind und wie sich Fertigungsverfahren verbessern lassen. Mit diesem Wissen können wir Unternehmen aus der Industrie unterstützen", meint Wulf Pfeiffer, Leiter des Geschäftsfeldes Prozess- und Werkstoffbewertung am IWM. (red/pte)

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