Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sicherheitstest zeigte überraschendes Verhalten von Wasserstoffspeichern

27.06.2005


Forschungszentrum Karlsruhe führt erste Sicherheitsversuche mit neuartigen nanoskaligen Hochleistungsspeichern durch



Am Forschungszentrum Karlsruhe haben Wissenschaftler erste Sicherheitstests mit neuartigen Hochleistungsspeichermaterialien für Wasserstoff unter typischen Betriebsbedingungen eines Speichers durchgeführt: Sie erhitzten nanoskaliges Natriumalanat mit mehr als sieben Gewichtsprozent Wasserstoffanteil in einem verschlossenen Rohr. Der entstehende Wasserstoffdruck brachte eine Berstscheibe zum Platzen, das Nanopulver wurde in die Luft geschleudert. Entgegen den Erwartungen entzündete sich die Staubwolke nicht; eine Verpuffung blieb aus. Für die Entwicklung sicherer Wasserstoffspeicher in Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen ist dieses Ergebnis von großer Bedeutung. Ausgehend von diesem ersten Versuch sind nun weitere Untersuchungen geplant, um potenzielle Risiken der Materialien besser verstehen und beherrschen zu können.



Nanoskalige Pulver aus Wasserstoffspeichermaterialien gelten als aussichtsreiche Kandidaten, um in zukünftigen brennstoffzellengetriebenen Elektrofahrzeugen den Transport des Treibstoffs Wasserstoff zu übernehmen. Bis zu einem technischen Einsatz der Speicher sind jedoch noch eine Reihe wissenschaftlicher und technischer Fragen zu lösen. Dabei spielt auch die Sicherheit im Umgang und beim Betrieb der Materialien eine wichtige Rolle.

Im Rahmen der Arbeiten der HyTecGroup am Forschungszentrum Karlsruhe wurden nun erste Sicherheitstests mit neuen Hochleistungsspeichermaterialien für Wasserstoff durchgeführt. Dazu wurde ein Rohr mit etwa 100 ml eines am Forschungszentrum hergestellten, Titan-dotierten, nanoskaligen Natriumalanats, das einen Wasserstoffgehalt von mehr als 7 Gewichtsprozent aufweist, gefüllt. Das Rohr wurde beidseitig verschlossen. Dabei wurde auf einer Seite eine Berstscheibe eingesetzt, die bei 9 bar Überdruck schlagartig öffnet.

"Wir haben die Tests im Freien durchgeführt und das Versagen des Bauteils mit einer Reihe von Druck- und Temperatursensoren sowie einer Hochgeschwindigkeits- und einer Thermokamera verfolgt", so Dr. Wolfgang Breitung, Leiter der Abteilung Strömung und Verbrennung des Instituts für Kern- und Energietechnik am Forschungszentrum Karlsruhe. Im Experiment am Wasserstoff-Sicherheitszentrum des Forschungszentrums wurde das Bauteil schrittweise auf 130 °C aufgeheizt, bis der sich aufbauende Wasserstoffdruck im Innern des Rohrs die Berstscheibe zum Platzen brachte und das heiße, fein verteilte Pulver mit 9 bar Überdruck in die Luft geschleudert wurde.

Das wichtigste Ergebnis: Eine Entzündung des Pulvers oder der gesamten Staubwolke fand dabei nicht statt.

"Dies ist zunächst überraschend, da wir davon ausgehen mussten, dass sich das nanoskalige Pulver an Luft schnell entzündet und eine Verpuffung auslöst", so Dr. Maximilian Fichtner, Leiter der Wasserstoffspeicheraktivitäten am Forschungszentrum. "Es gibt allerdings Hinweise, dass der gleichzeitig ausgestoßene Wasserstoff eine allzu schnelle Reaktion des Materials mit dem Luftsauerstoff verhinderte. Dadurch hatte das Material Gelegenheit, an der Oberfläche der Pulverpartikel eine dünne Passivschicht zu bilden, welche die weitere Reaktion stark verlangsamte. Die Schlussfolgerung aus diesem Versuch ist, dass ein Störfall beim Betrieb des Fahrzeugs nicht zwangsläufig zu einem Feuer mit Verpuffung führen muss. Außerdem haben wir so Handlungshinweise für die Verbesserung der Sicherheit von Wasserstoffspeichern bekommen. Ausgehend von diesem ersten Versuch sind jetzt weitere Untersuchungen geplant, um das Verhalten dieser Hightech-Materialien besser verstehen und steuern zu können."

In der HyTecGroup des Forschungszentrums Karlsruhe haben sich mehrere Arbeitsgruppen, die in der Wasserstofftechnologie aktiv sind, zusammengeschlossen. Das Ziel der Gruppe ist, die Einzelaktivitäten in den Bereichen stationäre und mobile Wasserstofferzeugung, Wasserstoffspeicherung und -sicherheit sowie der Technologiebewertung zu bündeln.

Das Wasserstoff-Sicherheitszentrum im Forschungszentrum Karlsruhe wurde mit Unterstützung namhafter Automobilhersteller und Energieversorger errichtet und im Oktober 2004 eingeweiht. Die damit eröffneten experimentellen Möglichkeiten ergänzen das langjährige Know-how des Forschungszentrums bei der computergestützten Simulation von Wasserstoff-Unfällen. Das Wasserstoff-Sicherheitszentrum ist die größte und vielseitigste Einrichtung ihrer Art in Europa. Hier werden Aspekte der Sicherheitsarchitektur für den tagtäglichen Umgang mit Wasserstoff untersucht, ohne die eine flächendeckende Verbreitung dieses Energieträgers nicht denkbar ist.

Das Forschungszentrum Karlsruhe ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, die mit ihren 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,1 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands ist. Die insgesamt 24000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Dr. Joachim Hoffmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzk.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Ein leistungsfähiges Lasersystem für anspruchsvolle Experimente in der Attosekunden-Forschung
19.07.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Solarenergie unterstützt Industrieprozesse
17.07.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten