Entwicklung von Wasserstofftanks für Kraftfahrzeuge

Querschnitt durch ein an der Hochschule München entwickeltes Baumuster des zugverstrebten Drucktanks
Foto: Alexander Horoschenkoff

Kann der Wasserstoffantrieb einen wichtigen Beitrag zur klimaneutralen Mobilität leisten? Prof. Dr. Horoschenkoff von der Fakultät für Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Flugzeugtechnik der Hochschule München und sein Team sind davon überzeugt. Sie forschen mit Hochdruck an neuartigen Tankkonzepten um Fahrzeuge mit Brennstoffzelle wirtschaftlicher zu machen.

In Zukunft werden zwei elektrische Antriebskonzepte den Fahrzeugbau dominieren: das E-Fahrzeug mit Batterie und das E-Fahrzeug mit Brennstoffzelle betrieben mit Wasserstoff. Wasserstoff gilt als aussichtsreicher Energieträger für eine klimaneutrale Mobilität in der Zukunft. Als Treibstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge liefert er die elektrische Energie für den Antrieb und wird CO2-neutral zu Wasser umgewandelt. Damit die Brennstoffzellenfahrzeuge gegenüber den heutigen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen wettbewerbsfähig werden, müssen unter anderem die Herstellkosten sinken.

Integration des Hochvoltbatteriespeichers in den Bauraum der Unterbodenstruktur eines Elektrofahrzeugs (BMW i3), der zukünftig auch für schmale quaderförmige Wasserstoffdrucktanks genutzt werden soll
Bild: BMW AG

Die Forscher der Hochschule München wollen den Wasserstofftank gemeinsam mit BMW im Sinne von Baureihensynergien dort unterbringen, wo im E-Mobil die Batterie vorgesehen ist: Im Unterboden des Fahrzeugs. Hierfür gut geeignet ist eine Quaderform. Die Konstruktion muss dabei einem Betriebsdruck von 700 bar standhalten.

Herausforderung Wasserstofftank

Die Speicherung des Wasserstoffs für die Brennstoffzelle in Drucktanks ist technisch sehr anspruchsvoll. Derzeit verursacht die Integration von Drucktanks aufgrund ihrer zylindrischen, sperrigen Form hohe Einbußen des Kundennutzens und der Fahrdynamik. Hier setzt das Forschungsprojekt BRYSON an, das vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird, und als Zielsetzung die Entwicklung von neuartigen Drucktanks für Wasserstoff im Automobilbau verfolgt. Die Hochschule München ist über ihr Competence Centre Smart Composites der Fakultät Maschinenbau, Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau eingebunden. Die Bauweise sieht eine näherungsweise quaderförmige Tankgeometrie vor, bei der eine unerwünschte Aufweitung des Tanks durch eingearbeitete Zugstreben, die das Tankinnere durchziehen, verhindert wird. Wesentliche Herausforderungen des neuen Konzepts sind die Auslegung des Tanks, die Sicherstellung der Dichtigkeit und die Entwicklung eines geeigneten Fertigungsprozesses. Das Themengebiet Wasserstoffspeicherung in kohlenstofffaserverstärkten Tanks ist für das Team um Prof. Dr. Alexander Horoschenkoff nicht neu. Bereits in der Vergangenheit wurden Forschungsarbeiten zur Erhöhung der Betriebssicherheit von Drucktanks mit speziellen Kohlenstofffaser-Sensoren erfolgreich durchgeführt.

Unterstützung durch Nachwuchswissenschaftler

Unter Leitung von Prof. Dr. Alexander Horoschenkoff arbeiten derzeit 4 Studierende des Studiengangs Master of Applied Research in Engineering Sciences (Forschungsmaster) mit an dem Projekt. Der vor einigen Jahren eingeführte Forschungsmaster ermöglicht es Hochschulen auch an größeren Forschungsprojekten mit längeren Laufzeiten teilzunehmen. Mit Baumustern konnten bereits erste Druckversuche durchgeführt werden.

Das Projekt Bryson läuft seit Dezember 2019 und ist für eine Dauer von 3,5 Jahren ausgelegt. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Projekt. Die Leitung des Projekts mit insgesamt 5 Partnern und einer Gesamtfördersumme von über 1,7 Mio. Euro liegt bei der BMW AG.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Horoschenkoff
alexander.horoschenkoff@hm.edu

Weitere Informationen:

https://www.hm.edu/allgemein/forschung_entwicklung/forschungsprojekte/projektdet…

http://www.hm.edu

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Christina Kaufmann Hochschulkommunikation

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