CF-Hydro – FKV-basierter Wasserstofftransport & -speicher

Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Leichtbauverfahren zur Herstellung von Rohrleitungen aus Faserkunststoverbundwerkstoff (FKV) für die Wasserstoffverteilung und von Tanks für die Wasserstoffspeicherung in Flugzeugen.

Der Schwerpunkt liegt dabei auf Systemen für die Verteilung und Speicherung von 'cryo-compressed' (CcH2) und flüssigem Wasserstoff (LH2). Um die erforderliche Temperatur von unter -253°C zu halten, wird eine doppelwandige FKV-Konstruktion sowohl für den Tank als auch für die Rohrleitung verwendet (Abbildung 1). Der Innenzylinder speichert den Wasserstoff und nimmt den Innendruck auf, während die Außenschale zur Wärmeisolierung und zur Anbindung an die umliegenden Systeme dient. Der Innenzylinder und die Außenschale sind mechanisch entkoppelt, so dass der Tank/die Rohrleitung als tragendes Bauteil verwendet werden kann, z.B. als Ersatz für Holme und Stringer in einem Flugzeugflügel (Abbildung 2).

Das Hauptziel am IVW ist die Entwicklung eines Tanks/einer Rohrleitung und eines Aufhängungssystems, das in der Lage ist, die Lasten von der Außenschale zu absorbieren, ohne dass sie auf den Innentank übertragen werden. Als Aufhängungssystem werden Strukturschäume erforscht. Das Projekt baut auf der am IVW patentierten Konstruktion eines neuartigen Leichtbau-Wasserstoffdrucktanks auf. Bei der patentierten Konstruktion werden die Belastungen im CFK, die durch den hohen Druck bei der Speicherung von CcH2 entstehen, durch metallische Boss-Teile abgetragen. Die niedrige Temperatur von CcH2 führt zur Schrumpfung der metallischen Teile. Um die Schrumpfung und damit eine Undichtigkeit des Druckbehälters zu vermeiden, werden die metallischen Teile vorgespannt. Im Falle des LH2-Verteilungssystems sind aufgrund der niedrigen Betriebsdrücke dünnwandige, geflochtene FKV-Rohre für die innere Rohrleitung vorgesehen.