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 Planungstool für die Energiewende: Open Source Plattform für Stromnetze
05.12.2016 | Technische Universität München

nachricht SmartMeter analysieren mit Algorithmen den Stromverbrauch
01.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS

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: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden «Krebssignatur» in Proteinen

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt

05.12.2016 | Geowissenschaften

Frühwarnsignale für Seen halten nicht, was sie versprechen

05.12.2016 | Ökologie Umwelt- Naturschutz