Schwerlastverkehr von Morgen mit Wasserstoff. (Bild: Kirill Gorlov – stock.adobe.com)
Alle Zeichen stehen auf Wasserstoff! Seine Erzeugung, Speicherung, Leitung und Verteilung im System sind eng verbunden mit dem Einsatz von Kunststoffen. Gehäuse, Speicher, Leitungen und Dichtungen befinden sich in unmittelbarem Kontakt und müssen nicht nur beständig sein, sondern dürfen keine für eine Brennstoffzelle schädlichen Substanzen abgeben. Im „Wegbereiter-Projekt“ „EVOPLAST“ erforschen das SKZ und das ZBT Duisburg im Moment die Frage: „Was müssen Kunststoffe genau können, um im System der Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle dauerhaft zu bestehen?“ Eine besondere Dauerhaftigkeit wird dabei gefordert, weil sich die mobile Anwendung in den letzten Jahren vom Pkw hin zum Schwerlast- oder Schienenverkehr gewandelt hat. Wer heute auf Brennstoffzellentechnik setzt, muss viele tausend Stunden Betriebsdauer berücksichtigen. Die Erforschung von Methoden zur beschleunigten, thermo-oxidativen Alterung von Kunststoffen und der daraus erfolgenden Lebensdauerabschätzung ist unter anderem Ziel des vom BMWK über die AiF geförderten IGF-Projektes 22361 N. Es liefert wertvolle Hinweise auf den zu erwartenden sicheren Langzeiteinsatz in komplexen Systemen.
Langzeit-Abbauprodukte stehen ebenso unter Beobachtung wie Fluorpolymere.
Die „Standard-Brennstoffzelle“ gibt es nicht
ür den Langzeiteinsatz von Kunststoffen in sehr reinen Umgebungen gibt es zahlreiche Beispiele, aber auch aktuell diskutierte Einschränkungen. Beim Kontakt mit Trinkwasser gelten die niedrigsten Grenzwerte und strengsten Bewertungsrichtlinien, die sogenannte „Ktw-Zulassung“, die sich im Moment der Diskussion um die sogenannten „Arvin-Substanzen“, die Langzeit-Abbauprodukte von Stabilisatoren, stellen muss. Darin wird auch bewertet, welcher Flächenanteil zum Beispiel einer Dichtung zu bewerten ist. Aus dieser Bewertung kann die Materialauswahl für die Brennstoffzellentechnik viele Erfahrungen übernehmen. Dazu gehört auch der vertrauliche Austausch der Rezepturen mit den Prüfinstituten. Parallel zu diesen Überlegungen ändern sich aktuell zahlreiche Randbedingungen. Zunächst gibt es nicht „die Brennstoffzelle“ – der Entwicklungsstand ändert sich laufend und die Zulieferer erhalten praktisch für jeden Evolutionsschritt angepasste Lastenhefte. Hierzu gilt es, die Hauptparameter der Kunststoffrezepturen zu identifizieren, welche die Eignung am wahrscheinlichsten machen.
Jene Kunststoffe, die sich in zahlreichen Anwendungen als „universelle, sichere Sache“, vor allem in puncto Reinheit und chemische Beständigkeit bewährt haben, stehen seitens der Europäischen Chemikalienagentur ECHA verstärkt unter Beobachtung. Im Moment läuft zwar unter dem Titel „PFAS restriction proposal“ noch die Anhörung zu einem eventuellen Verbot, doch der Markt sucht bereits jetzt nach Alternativen, um in Langzeitprojekten auf der sicheren Seite zu sein. Für die neue Mobilität wird das eine ebenso große Herausforderung wie für die chemische Industrie, die heute auf eine universelle Beständigkeit von Leitungen, Dichtungen und Gehäusen setzt. Die Werkstoffe werden zielgerichteter und spezifischer eingesetzt werden müssen. Digitale Lösungen helfen bei der Auswahl geeigneter Materialien auch, um deren Recyclingfähigkeit im Rahmen der überall geforderten Nachhaltigkeit zu bewerten. Im Projekt „Sulico“ (03LB3084A des BMWK) des SKZ werden solche Lösungen erforscht.
Quelle: SKZ
