Fraunhofer LBF verknüpft Werkstoffe, Komponenten und Systeme der Wasserstoffwirtschaft
Welche Materialien, Komponenten und Systeme sind den komplexen
Anforderungen der Wasserstoffwirtschaft langfristig gewachsen – und wie
lässt sich ihre Zuverlässigkeit über den gesamten Lebenszyklus hinweg
sicherstellen bzw. verbessern? Forschende aus dem Fraunhofer LBF stellen
ihre aktuellen Entwicklungen zur Analyse, Bewertung und Optimierung von
Wasserstoffsystemen vom 20. bis 24. April auf der HANNOVER MESSE |
Hydrogen + Fuel Cells EUROPE, Halle 11, Stand E20 vor. Im Fokus stehen
ganzheitliche Methoden, mit denen die Zuverlässigkeit von Materialien,
Komponenten und Systemen entlang der gesamten Wasserstoff-
Wertschöpfungskette praxisnah und multiphysikalisch untersucht wird.
Ganzheitlicher Ansatz: Von Material bis zum Gesamtsystem
Wasserstoffanwendungen, etwa in Brennstoffzellenfahrzeugen,
Elektrolyseuren und Speicher-systemen, sind komplexen mechanischen,
thermischen und elektrischen Belastungen ausgesetzt. Das Fraunhofer-
Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuerlässigkeit LBF adressiert
diese Herausforderungen mit einem durchgängigen Ansatz: Testmethoden und
Simulationen ermöglichen die realitätsnahe Abbildung kombinierter
Belastungen im Labor, sodass Zuverlässigkeit, Lebensdauer und
Degradationsmechanismen frühzeitig bewertet werden können – noch vor dem
Bau kompletter Systeme.
Ergänzend kommen Monitoringsysteme für Wasserstofftanks zum Einsatz, die
einen sicheren und effizienten Betrieb im stationären und mobilen Einsatz
ermöglichen. Strukturmechanische Modelle und digitale Zwillinge
visualisieren die lokalen Beanspruchungen und Schädigungsmechanismen,
wodurch Hersteller und Anwender fundierte Erkenntnisse zur Robustheit und
Wirtschaftlichkeit ihrer Systeme erhalten.
Brennstoffzellensysteme: Multiphysikalische Zusammenhänge im Fokus
Gerade im Bereich der mobilen Anwendungen, wie Nutzfahrzeugen, stellen
Brennstoffzellensysteme hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und
Langzeitstabilität. Das Fraunhofer LBF entwickelt hierfür innovative Test-
und Simulationsmethoden, die das Zusammenspiel mechanischer, thermischer
und elektrochemischer Belastungen systematisch erfassen. Speziell
konzipierte Testumgebungen ermöglichen detaillierte Untersuchungen von
Einzelzellen, Stacks und Gesamtsystemen. Experimentelle Diagnostik und
Simulation helfen, kritische Fehlermoden zu identifizieren und
beschleunigte Testverfahren zu entwickeln – ein entscheidender Schritt für
eine effiziente und zielgerichtete Systementwicklung.
Schutz durch funktionale Beschichtungen
Neben der Zustandsüberwachung ermöglicht die gezielte Anpassung bewährter
Werkstoffe durch Barriere-Beschichtungen eine signifikante Erhöhung der
Wasserstoffbeständigkeit. Das Fraunhofer LBF entwickelt Methoden zur
Bewertung der Barrierewirkung unter realitätsnahen Bedingungen, bei denen
Wasserstoffatmosphäre und zyklisch-mechanische Belastungen kombiniert
werden. Ziel ist es, die Wasserstoffpermeation zu reduzieren und die
Lebensdauer von Komponenten nachhaltig zu erhöhen. So werden neue
Potenziale für sichere und kosteneffiziente Wasserstoffsysteme
erschlossen.
Mehrwert für Industrie und Wasserstoffwirtschaft
Mit seinem ganzheitlichen Ansatz unterstützt das Fraunhofer LBF
Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der
Materialentwicklung bis zur Systemintegration. Die entwickelten Methoden
beschleunigen die Produktentwicklung, ermöglichen eine fundierte Bewertung
von Zuverlässigkeit und Lebensdauer und optimieren Materialien,
Komponenten und Systemdesigns. Damit erhöht das Institut die Sicherheit
und Wirtschaftlichkeit moderner Wasserstoffsysteme und trägt zur
nachhaltigen Etablierung der Wasserstofftechnologie in industriellen
Anwendungen bei.
