.jpg)
Wasserstoff-Dichtungen für die Energiewende
Veröffentlicht von Angst+Pfister am 10. März. 2023
Obwohl die Nachfrage nach Energie steigt, müssen die CO2-Emissionen eingedämmt werden. Klimaneutraler Wasserstoff könnte dazu beitragen, fossile Brennstoffe zu ersetzen - und die Industrie investiert massiv in diese Technologie. Die Umnutzung bestehender Pipeline-Infrastrukturen für Wasserstoff erfordert Dichtungen, die auch kleinste Moleküle zurückhalten können. MCM S.p.A. arbeitet daran, Fakten über solche Dichtungen zu liefern.
Die Umwelt- und Klimaschutzpolitik drängt auf eine immer stärkere Dekarbonisierung. Wasserstoff ist ein vielversprechender Energieträger für die Zukunft. Sein Heizwert ist höher als der von Erdöl oder Erdgas und er verbrennt klimaneutral - also ohne CO2-Freisetzung. Wasserstoff wird als „grüner“ Wasserstoff bezeichnet, wenn er aus erneuerbaren Quellen hergestellt wird. Die Kosten sinken, sind aber immer noch relativ hoch - vorerst ... Heutzutage wird Wasserstoff im Allgemeinen mit Methan oder Erdgas gemischt, um den CO2-Fußabdruck zu verringern.
Übersetzt mit DeepL.com (kostenlose Version)
Der unaufhaltsame Vormarsch von Wasserstoff
„Die Investitionen in die Wasserstofftechnologie sind derzeit enorm“, bemerkt Raffaella Villa, Business Development Engineer bei MCM S.p.A. in Italien. Das Unternehmen gehört zur Angst+Pfister-Gruppe und ist auf Gummidichtungen für die Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie die Ölindustrie spezialisiert. Die Anfragen nach Wasserstoffdichtungen bei MCM haben seit 2020 dramatisch zugenommen. “Wir erwarten in naher Zukunft noch mehr.“ Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass Wasserstoff über das bestehende globale Pipelinenetz transportiert werden kann. Es ist keine neue Infrastruktur erforderlich. Es geht lediglich um eine Umnutzung.
„Wir arbeiten bereits an Wasserstoffanwendungen und in diesem Zusammenhang ist die Zusammenarbeit mit Starline SpA eine sehr interessante und bedeutende: Es geht um Ventile, die für die Produktion von grünem Wasserstoff verwendet werden, wo ein Betrieb in 97 % vol Wasserstoff erforderlich ist.“ Starline SpA, ein Hersteller von Kugelhähnen aus Schmiedestahl, ist ein Hersteller von Ventilen für Wasserstoffpipelines. Diese Ventile benötigen nun Dichtungen, die für Wasserstoff geeignet sind. Die Ventile werden an Unternehmen wie Iberdrola geliefert – ein spanischer Energieriese unter den europäischen Stromerzeugern und -verteilern. Iberdrola investiert unzählige Milliarden in die Produktion von grünem Wasserstoff.
Welches ist das optimale Dichtungsmaterial?
„Gas ist für Elastomerdichtungen eine heikle Angelegenheit, insbesondere Wasserstoff“, sagt Raffaella Villa. Es sind völlig andere Anforderungen zu erfüllen als bei Flüssigkeiten – außerdem ist Wasserstoff das kleinste Molekül überhaupt. Dieses Gas kann langsam durch die Molekularstruktur von Polymeren diffundieren. Deshalb liegt der Fokus auf der Durchlässigkeit von Elastomermischungen. Der Austritt von Wasserstoff ist ein ernstes Sicherheitsproblem. Der hohe Druck in den Pipelines macht harte Elastomere zur wahrscheinlichsten Wahl. Allerdings verhalten sich nicht alle Verbindungen gleich gegenüber Wasserstoff.
„Wir arbeiten derzeit daran, die besten Materialien zu identifizieren, wollen uns aber nicht nur auf Theorie und Literatur verlassen“, sagt Raffaella Villa. FKM und HNBR wurden bereits als mögliche Lösungen für Wasserstoff ins Spiel gebracht, aber MCM wollte auch genau untersuchen, welches Elastomer für welche Funktion am besten geeignet ist. ‚Wir wollen ein Ranking-System erstellen.‘ Aus diesem Grund lässt MCM sein gesamtes Portfolio von einem externen Labor auf Permeabilität testen.
Verlässliche Permeabilitätsdaten
Obwohl Wasserstoff selbst Elastomere nicht chemisch angreift, können Umweltbedingungen ein Problem darstellen. Im Allgemeinen bedeutet dies: Je höher der Druck oder die Temperatur, desto durchlässiger werden die Dichtungen. Je nach Verwendungszweck kann auch die chemische Beständigkeit eine Anforderung sein. All diese Faktoren schränken die Auswahl an Elastomeren ein – und in der Regel wird ein Kompromiss angestrebt. MCM möchte seinen Kunden verlässliche Daten zu Anwendungen mit Wasserstoff zur Verfügung stellen.
Für das aktuelle Projekt von Starline waren besonders harte Dichtungen erforderlich, die einem Druck von 35 bar standhalten, aber auch Temperaturen von minus 10 bis 65 Grad Celsius aushalten. „Starline könnte eine der Mischungen aus unserem Portfolio verwenden, um Ventile für sein Iberdrola-Projekt zu entwickeln, aber wir prüfen jetzt, was unser Portfolio noch bieten kann. Das Portfolio ist bereits riesig, aber wir wären trotzdem bereit, neue Elastomermischungen für Wasserstoffdichtungen zu entwickeln“, erklärt Raffaella Villa. Letztendlich wären sie auch für andere Branchen wie die Automobilindustrie von Interesse.
Erfahrung und Know-how für neue Anwendungen
Zuverlässige Daten und die Materialauswahl sind eine Sache – MCM bringt auch sein Know-how im Bereich der Kompression und des Spritzgießens der Teile ein. „Die Formen für solche Materialien sind keine triviale Angelegenheit“, fügt Oliviero Mismetti hinzu, der Projektmanager bei MCM ist. Die Erfahrung von MCM ist für die erforderlichen Toleranzen bei der Herstellung von entscheidender Bedeutung. Auch bei den AED-Zulassungen (Anti-Explosive Decompression), also bei dekompressionsfesten Dichtungen, ist das Know-how von MCM gefragt. „Es ist spannend, dass wir dank unserer Fähigkeiten gebeten werden, Pionierarbeit bei neuen Technologien zu leisten, die die Dekarbonisierung in Europa vorantreiben werden“, freut sich Raffaella Villa, die auch andere Branchen wie die Automobilindustrie mit einbezieht.
In aller Eile fertigten die Teammitglieder in Lausanne neue Teile an und brachten sie zum nächsten Event im Autodrom Most in der Tschechischen Republik. Dort konnte das Team erstmals an dynamischen Wettbewerben teilnehmen und erreichte die schnellste Beschleunigung in seiner Teamgeschichte. Das reichte für Platz 8 von 36. Dazu kam ein fünfter Platz in der Kategorie „Cost and Manufacturing“. „Da wollten wir hin“, freut sich Etienne Hofstetter. In Hockenheim, Deutschland, fand schließlich das wichtigste Event statt. Das Team der EPFL überzeugte mit einem 13. Platz (von 71 Teams) in Engineering Design. “Mein persönliches Highlight war die fehlerfreie Batterieprüfung mit Lob von den Prüfern. Das schaffen nur wenige beim ersten Versuch.“ Ein Dank geht daher auch an Angst+Pfister. „Sie haben es uns ermöglicht, eine sehr professionelle Batterie zu präsentieren.“
Angesichts der vielen Innovationen im Auto ist das Team mit den Einzelleistungen sehr zufrieden. Gleichzeitig wurde eine gute Grundlage für die kommenden Saisons gelegt, um noch breiter zu punkten. Angst+Pfister drückt die Daumen.
Wir sorgen dafür, dass es funktioniert!
Nehmen Sie einfach Kontakt mit uns auf und wir werden uns so schnell wie möglich bei Ihnen melden!
Entdecken Sie Ihren Weg zur Innovation
Lernen Sie unser Know-how in verschiedenen Bereichen kennen und arbeiten Sie mit uns zusammen, um maßgeschneiderte technische Lösungen zu finden.