Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMFEATHER hat sich zum Ziel gesetzt, eine Stahl-Legierung für die nächste Generation von Wasserstoffbehältern zu entwickeln, die eine Festigkeitssteigerung von 30 % gegenüber der derzeitigen Lösung aufweist, für hohe Drücke geeignet ist und gleichzeitig eine sichere Anwendung garantiert.
FEATHER: Steel for next generation H2 cylinders
Laufendes Forschungsprojekt
Projektbeschreibung
Neue metallurgische Konzepte werden im Labormaßstab untersucht und auf ihre Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung, Wasserstoff-Mikrostruktur-Wechselwirkungen, Bruchzähigkeit und Ermüdung unter H2-Hochdruck getestet. In einem Upscaling-Verfahren werden die Gebrauchseigenschaften an ersten Chargen von Prototyp-Druckbehältern mit deren entsprechenden Fertigungsverfahren wie Kugelstrahlen getestet. Eine Kohärenzprüfung und eine Lückenanalyse (einschließlich FEM) zwischen Labor- und Prototyp-Ergebnissen wird die Legierungs-Entwicklung unterstützen.
Teilvorhaben Fraunhofer IWM
Die Expertise des Fraunhofer IWM wird an mehreren Entwicklungsschritten eingesetzt. Grundlegend wird der Eigenspannungszustand und die Änderung von Versetzungsdichten vor und nach Kugelstrahlprozessen experimentell gemessen. Wichtigstes Arbeitspaket ist die Messung von Werkstoffkennwerten an verschiedenen Legierungen (derzeitige Lösung und neue Legierungen) unter sehr hohen Wasserstoffdrücken bis zu 1000 bar. Die Laborergebnisse werden für den Übertrag auf reale Komponenten mit numerischen Berechnungen der Wasserstoffverteilung im inneren der Druckbehälterwände in Wechselwirkung mit den inneren (Eigenspannungen durch Kugelstrahlen) und äußeren Spannungen (Druckwechsel beim Befüllen und Entleeren) unterstützt.
Transfer der Projektergebnisse in FuE-Leistungen des Fraunhofer IWM
- Messungen von Werkstoffkennwerten bei sehr hohen Wasserstoffdrücken bis 1000 bar
- Einbeziehung von Eigenspannungszuständen der realen Komponente in die Bewertung gemessener Kennwerte
- Numerische 3D-Simulation von versagensrelevanten Bauteilbereichen unter Berücksichtigung von Mikrostrukturänderungen
Förderhinweis
