INT4 - HyStrukt

Wasserstoffdrucktanks werden in der Automobilindustrie mit Speicherdrücken von bis zu 700 bar belastet und haben keine zusätzliche lasttragende Funktion in einem Fahrzeug. Die Kunststoff-Innenhüllen der Tanks, sogenannte Liner, sind einheitlich geformt und werden üblicherweise zusätzlich mit einem Faserverbundwerkstoff umwickelt, um großem Druck standzuhalten.

Ziele und Nutzen

Ziel des Projekts ist es, bauraumangepasste Wasserstoff-Druckspeicher zu entwickeln, denen gleichzeitig eine lasttragende Rolle in der Gesamtstruktur zukommt. Um möglichst viel Wasserstoff auf kleinem Raum ohne hohen Betriebsdruck zu speichern, werden Metal Organic Frameworks (MOFs) in den Tanks eingesetzt. Diese mikroporösen Materialien binden den Wasserstoff wie ein Schwamm und senken den Betriebsdruck im Behälter. Es ergeben sich zwei wesentliche Vorteile:

• Lasttragende Strukturintegration: Durch den Einsatz von MOFs kann die hohe ungenutzte Stabilität der Tanks lasttragend in der Gesamtstruktur des Fahrzeugs eingebunden werden. Die Tankstrukturen dienen dann als Versteifungselemente im Gesamtsystem. Somit wird bei anderen Komponenten eine Anhebung des Leichtbaupotentials durch Sekundärleichtbau erwartet.
• Bauraumangepasste Tankgeometrie: Daneben hat der gesenkte Betriebsdruck zur Folge, dass die Liner formfreier gestaltet und auf den limitierten Bauraum angepasst werden können. Dafür werden formadaptive Linerstrukturen benötigt, die mit additiver Fertigung hergestellt werden können.

Die Methodik ist nicht auf den Automobilsektor limitiert, wodurch ein branchenübergreifender Beitrag zur Gestaltung des Wandels der Mobilität geliefert werden kann.

Vorgehen

• Durchführung einer Anforderungs- und Bauraumanalyse
• Numerische Auslegung mitsamt Optimierung der Tankstruktur
• Strukturintegration der Tanks
•  Prototypische Fertigung sowohl des Liners, als auch des Gesamtdemonstrators
• Berstdrucktests der gefertigten Strukturen