Faserverstärkte Kunststoffrohre als kosteneffiziente Alternative für Elektrolyseure
Das Projekt PolyH2Pipe erforscht den Einsatz von faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffrohren als Ersatz für teure Edelstahlrohre in Elektrolyseuren. Durch automatisierte Fertigungsverfahren und einfache Verbindungstechniken können die Herstellungskosten dieser Rohre deutlich reduziert werden, was großes Potenzial für eine wirtschaftlichere Produktion bietet.
Wasserstoff kann als flexibler Energieträger einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Die Herstellung von grünem Wasserstoff mit PEM-Elektrolyseuren ist jedoch noch sehr teuer. Anlagenkosten können unter anderem durch günstigere Materialien eingespart werden. Der Einsatz von thermoplastischen Kunststoffrohren anstelle kostenintensiver Stahlwerkstoffe bietet durch die Verfügbarkeit von automatisierten Fertigungsverfahren und einfachen Verbindungstechniken ein hohes Potenzial, da die Herstellungskosten eines endlosfaserverstärkten Thermoplastrohres nur einen Bruchteil des Einkaufspreises des vergleichbaren Edelstahlrohres betragen. Herkömmliche thermoplastische Rohrsysteme, z. B. aus der Wasserversorgung, dem Mittel- und Niederdruckbereich der Gasversorgung oder in Pipeline-Anwendungen, werden den Anforderungen von hohen Drücken und Temperaturen sowie dem Einfluss der Medien selber jedoch nicht gerecht.
© IKVDer innovative Ansatz des Projektes „PolyH2Pipe“ (IFG-Vorhaben 63-65 LN) ist die Auslegung endlosfaserverstärkter Rohrsysteme auf den spezifischen Anwendungsfall der Anlagenperipherie des Elektrolyseurs bzw. in Medienleitungen der Brennstoffzelle. Die endlosfaserverstärkten thermoplastischen Rohrsysteme kombinieren Kunststoffrohr-Eigenschaften mit Metallrohr-Druckfestigkeiten. Der Ansatz des Projektes ist ein Rohr aus mehreren Funktionsschichten. Der Innenliner gibt die innere Geometrie vor und dient als Wickelkern, die gewickelte Laminatschicht sorgt für Druckfestigkeit und der Außenmantel gewährleistet gute Fügeeigenschaften zwischen Rohrabschnitten. Als vierte Schicht wird eine Plasmabeschichtung auf der Innenseite aufgebracht, welche die Diffusion von Wasserstoff aus dem Rohr und Ionen in die Medien verhindert.
Dieses Vorhaben wird in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und dem Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF) der RWTH Aachen University in drei gemeinsamen Teilprojekten realisiert. Diese beinhalten die Auslegung und Entwicklung der Rohrsysteme, die Entwicklung von Fügetechnologien sowie Methoden zur experimentellen Absicherung der Anforderungserfüllungen. Gefördert wird das Projekt von der BMWK über die IGF Variante „Leittechnologien für die Energiewende“. Ein Projektbegleitender Ausschuss, größtenteils bestehend aus Vertretern aus themennahen kleinen und mittelständigen Unternehmen soll das Projekt begleiten, und so von den Erkenntnissen des Forschungsvorhabens profitieren und ihre Konkurrenzfähigkeit steigern.
Projektdaten und Förderung
Wir danken dem BMWK für die Förderung des IGF-Projekts (Förderkennzeichen 63-65 LN) und den Projektpartnern für die Zusammenarbeit.
Projektlaufzeit: 01.11.2023 – 30.04.2026
Projektpartner
