CF-Hydro – FKV-basierter Wasserstofftransport & -speicher

Ziel des CF-Hydro-Projekts ist die Entwicklung von Leichtbauweisen für Rohrleitungen aus Faserkunststoffverbundwerkstoff (FKV) für die Wasserstoffverteilung in Flugzeugen.

Der Schwerpunkt liegt dabei auf Systemen für die Verteilung und Speicherung von transkritischem ("cryo-compressed") 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. Der Innendruckzylinder und die Außenschale sind mechanisch entkoppelt, so dass der Tank, bzw. die Rohrleitung als tragendes Bauteil verwendet werden kann.

Das Hauptziel am IVW ist die Entwicklung eines Tanks, einer Rohrleitung und eines Aufhängungssystems, die in der Lage sind, die Lasten von der Außenschale zu absorbieren, ohne dass sie auf den Innentank übertragen werden. Zu diesem Zweck wird ein effektives Aufhängungssystem  (Abbildung 1) entwickelt, um die Wärme- und Lastübertragung vom inneren Bereich fernzuhalten. Das Projekt baut auf der am IVW patentierten Bauweise eines neuartigen Leichtbau-Wasserstoffdrucktanks auf. Bei der patentierten Konstruktion werden die axialen Belastungen im CFK, die durch den hohen Druck bei der Speicherung von cryo-compressed Wasserstoff (CcH2) entstehen, durch metallische Boss-Teile abgetragen. Die niedrige Temperatur von CcH2 führt zu thermischem Schrumpf der metallischen Teile (Abbildung 2, Ansicht links). Um die Schrumpfung und damit eine Undichtigkeit des Druckbehälters zu vermeiden, werden die metallischen Teile vorgespannt (Abbildung 2, Ansicht rechts). Eine automatisierte Produktionslinie für den Wickelprozess der Außenschale wird entwickelt. Werkzeuge für das Resin Transfer Moulding (RTM) der Außenschale werden konstruiert (Abbildung 3). Im Falle des LH2-Verteilungssystems sind aufgrund der niedrigen Betriebsdrücke dünnwandige, geflochtene FKV-Rohre für die innere Rohrleitung vorgesehen. Geflochtene Flachproben werden zur Materialcharakterisierung bei kryogener Temperatur hergestellt. Ein spezielles Werkzeug für die Herstellung der LH2- Innenrohrleitung befindet sich in der Entwicklung.