Fraunhofer LBF verknüpft Werkstoffe, Komponenten und Systeme der Wasserstoffwirtschaft

Welche Materialien, Komponenten und Systeme sind den komplexen Anforderungen der Wasserstoffwirtschaft langfristig gewachsen – und wie lässt sich ihre Zuverlässigkeit über den gesamten Lebenszyklus hinweg sicherstellen bzw. verbessern? Forschende aus dem Fraunhofer LBF stellen ihre aktuellen Entwicklungen zur Analyse, Bewertung und Optimierung von Wasserstoffsystemen vom 20. bis 24. April auf der HANNOVER MESSE | Hydrogen + Fuel Cells EUROPE, Halle 11, Stand E20 vor. Im Fokus stehen ganzheitliche Methoden, mit denen die Zuverlässigkeit von Materialien, Komponenten und Systemen entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette praxisnah und multiphysikalisch untersucht wird.

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    Ganzheitlicher Ansatz: Von Material bis zum Gesamtsystem

    Wasserstoffanwendungen, etwa in Brennstoffzellenfahrzeugen, Elektrolyseuren und Speicher-systemen, sind komplexen mechanischen, thermischen und elektrischen Belastungen ausgesetzt. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuerlässigkeit LBF adressiert diese Herausforderungen mit einem durchgängigen Ansatz: Testmethoden und Simulationen ermöglichen die realitätsnahe Abbildung kombinierter Belastungen im Labor, sodass Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Degradationsmechanismen frühzeitig bewertet werden können – noch vor dem Bau kompletter Systeme.

    Ergänzend kommen Monitoringsysteme für Wasserstofftanks zum Einsatz, die einen sicheren und effizienten Betrieb im stationären und mobilen Einsatz ermöglichen. Strukturmechanische Modelle und digitale Zwillinge visualisieren die lokalen Beanspruchungen und Schädigungsmechanismen, wodurch Hersteller und Anwender fundierte Erkenntnisse zur Robustheit und Wirtschaftlichkeit ihrer Systeme erhalten.

    Brennstoffzellensysteme: Multiphysikalische Zusammenhänge im Fokus

    Gerade im Bereich der mobilen Anwendungen, wie Nutzfahrzeugen, stellen Brennstoffzellensysteme hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität. Das Fraunhofer LBF entwickelt hierfür innovative Test- und Simulationsmethoden, die das Zusammenspiel mechanischer, thermischer und elektrochemischer Belastungen systematisch erfassen. Speziell konzipierte Testumgebungen ermöglichen detaillierte Untersuchungen von Einzelzellen, Stacks und Gesamtsystemen. Experimentelle Diagnostik und Simulation helfen, kritische Fehlermoden zu identifizieren und beschleunigte Testverfahren zu entwickeln – ein entscheidender Schritt für eine effiziente und zielgerichtete Systementwicklung.

    Schutz durch funktionale Beschichtungen

    Neben der Zustandsüberwachung ermöglicht die gezielte Anpassung bewährter Werkstoffe durch Barriere-Beschichtungen eine signifikante Erhöhung der Wasserstoffbeständigkeit. Das Fraunhofer LBF entwickelt Methoden zur Bewertung der Barrierewirkung unter realitätsnahen Bedingungen, bei denen Wasserstoffatmosphäre und zyklisch-mechanische Belastungen kombiniert werden. Ziel ist es, die Wasserstoffpermeation zu reduzieren und die Lebensdauer von Komponenten nachhaltig zu erhöhen. So werden neue Potenziale für sichere und kosteneffiziente Wasserstoffsysteme erschlossen.

    Mehrwert für Industrie und Wasserstoffwirtschaft

    Mit seinem ganzheitlichen Ansatz unterstützt das Fraunhofer LBF Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Materialentwicklung bis zur Systemintegration. Die entwickelten Methoden beschleunigen die Produktentwicklung, ermöglichen eine fundierte Bewertung von Zuverlässigkeit und Lebensdauer und optimieren Materialien, Komponenten und Systemdesigns. Damit erhöht das Institut die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit moderner Wasserstoffsysteme und trägt zur nachhaltigen Etablierung der Wasserstofftechnologie in industriellen Anwendungen bei.

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