Kurzfassung

Grüner Wasserstoff gilt als zentraler Baustein für die Energiewende und die Dekarbonisierung von Industrie, Mobilität und Energieversorgung in Rheinland-Pfalz. Mit dem Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft wächst der Bedarf an zuverlässigen, sicheren und langlebigen Komponenten entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Erzeugung und dem Transport bis hin zur Speicherung und Nutzung. Eine der größten werkstofftechnischen Herausforderungen ist dabei die Wasserstoffversprödung metallischer...Grüner Wasserstoff gilt als zentraler Baustein für die Energiewende und die Dekarbonisierung von Industrie, Mobilität und Energieversorgung in Rheinland-Pfalz. Mit dem Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft wächst der Bedarf an zuverlässigen, sicheren und langlebigen Komponenten entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Erzeugung und dem Transport bis hin zur Speicherung und Nutzung. Eine der größten werkstofftechnischen Herausforderungen ist dabei die Wasserstoffversprödung metallischer Werkstoffe, die zu Rissbildung, vorzeitigem Versagen und hohen Sicherheits- sowie Kostenrisiken führen kann.

Das Projekt HYDRA adressiert diese Herausforderung durch den gemeinsamen Aufbau und die systematische Weiterentwicklung von Analyse- und Bewertungsmethoden zur Wasserstoffversprödung. Ziel ist es, die Mechanismen der Wasserstoffversprödung metallischer Werkstoffe unter verschiedenen, realen Randbedingungen besser zu verstehen und daraus belastbare Analyse-, Bewertungs- und Prognoseverfahren für die sichere Nutzung von Wasserstofftechnologien abzuleiten.

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung und Kombination moderner Verfahren zur Bestimmung von Wasserstoffkonzentration und -verteilung in metallischen Werkstoffen sowie zur Analyse der hierdurch ausgelösten Mikrostruktur- und Schädigungsprozesse. Direkt messende Verfahren der Wasserstoffanalytik (z.B. massenspektrometrische und bereichsanalytische Methoden) werden mit hochauflösenden Struktur- und Oberflächenanalysen (z.B. REM, EBSD, AFM/MFM) verzahnt. Auf dieser Basis werden standardisierte Versuchs- und Auswerteprotokolle aufgebaut, die eine belastbare Vergleichbarkeit von Werkstoffen, Belastungsbedingungen und Wasserstoffquellen ermöglichen.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Übergang von Modellwerkstoffen zu industriell hin zu komplexen, mehrphasigen Systemen und industrierelevanten Legierungen, wie hochfesten Stählen. Für diese Werkstoffe werden der Einfluss von Wasserstoffdruck, Temperatur, Beladeart und Mikrostruktur systematisch untersucht und mit dem mechanischen Werkstoff- und Bauteilverhalten verknüpft. Die Erkenntnisse fließen in ein multiskaliges Vorhersagemodell ein, das die wasserstoffinduzierte Entwicklung von Schädigungen beschreibt und die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf weitere Werkstoffsysteme ermöglicht.

HYDRA stärkt die regionale Forschungs- und Transferinfrastruktur im Bereich Wasserstofftechnologien. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, technologische Risiken für die Wasserstoffwirtschaft zu reduzieren und insbesondere Unternehmen bei der sicheren Auslegung wasserstoffführender Komponenten zu unterstützen. Projektpartner sind das Institut für Oberflächen- und Schichttechnik GmbH IFOS (Kaiserslautern) und das Fachgebiet Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung der Hochschule Kaiserslautern (WWHK). Beide Einrichtungen bündeln ihre komplementären Kompetenzen in der Wasserstoffanalytik und der mikrostrukturellen Werkstoffcharakterisierung, um ein anwendungsnahes, wissenschaftlich fundiertes Methodenspektrum zu etablieren.» weiterlesen» einklappen