Wasserstoffforschung am Fraunhofer IWM

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Wasserstoff @ Fraunhofer IWM

Leistungen

Laboreröffnung und Fachwerkshop Wasserstoff am 10. und 11. April 2019

Fraunhofer IWM Videoserie: Werkstoff- und Bauteilforschung für sichere Wasserstofftechnologien

Themen

Gruppen am Fraunhofer IWM, die sich mit Wasserstoff befassen

Wasserstoff spielt in allen Zukunftsszenarien der Energiewirtschaft eine prominente Rolle. Als verbindendes Element zwischen unterschiedlichen Bereichen der Energieversorgung trägt Wasserstoff zu einer nachhaltigen Umwandlung, Speicherung und Nutzung von Energie bei. Wasserstofftechnologie unterstützt den Ausbau erneuerbarer Energiesysteme und die Vermeidung des CO₂-Ausstoßes. 

Fertigungs- oder betriebsbedingt kann Wasserstoff in atomarer Form eingelagert werden und strukturelle Schädigungsmechanismen in Gang setzen, die Bauteilversagen bewirken. Daher sind bei vielen Materialien, insbesondere Hochleistungswerkstoffen im Kontakt mit Wasserstoff, während der Entwicklung, der Fertigung und des Einsatzes Diffusions-, Reaktions- und Schädigungsprozessen zu beachten, um einen sicheren Betrieb und eine lange Lebensdauer von Systemen im Kontakt mit Wasserstoff zu gewährleisten. 

Eine fortschrittliche Beschreibung und Bewertung von Wasserstoff auf Werkstoffe berücksichtigt Mechanismen auf makroskopischen und mikrostrukturellen Skalen ebenso wie auf der atomaren Skale und überträgt diese Mechanismen in zuverlässige Lebensdauervorhersagen und Risikoeinschätzungen. Genau diesen Ansprüchen wird das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM mit seinem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt Werkstoffe im Kontakt mit Wasserstoff gerecht. 

Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zielen darauf ab, Wechselwirkungen von atomaren oder molekularem Wasserstoff im Kontakt mit Werkstoffen mit experimentellen Methoden und theoretischen Modellen zu beschreiben: Adsorption, Desorption, Dissoziation und Assoziation von molekularen wasserstoffhaltigen Gasen oder Fluiden an Werkstoffoberflächen. Damit ermöglichen wir eine zielsichere mechanistische Beschreibung von Schädigungsabläufen, eine Bewertung des Werkstoff- und Bauteilverhaltens und die Ableitung von Designrichtlinien und Lebensdauervorhersagen.

Anwendungsspezifische Bewertung und Qualifizierung von Werkstoffen sowie FAQ zur Wasserstoffforschung am Fraunhofer IWM

Werkstoffdesign für Wasserstofftechnologien

Wasserstoff in tribologischen Systemen

Wasserstoff in Fertigungsprozessen

Festigkeits- und Lebensdauermodellierung

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Zu den FAQ zur Wasserstoffforschung am Fraunhofer IWM

• Experimentelle Bestimmung des diffusiblen und getrappten Wasserstoffs in Werkstoffen, Dichte des Wasserstofffallen und deren Bindungsenergien
• In-situ-Degradations- und Festigkeitsuntersuchungen unter statischer, dynamischer, zyklischer und thermischer Belastung
• Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte unter Druck- oder elektrochemisch angebotenem Wasserstoff
  
  
  

Kontakt

Dr. Thorsten Michler
Telefon: +49 761 5142-475
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• Mikro- und multiskalige mechanistische Modellierung von Wasserstoff in Werkstoffen mit quantenmechanischen und atomistischen Computersimulationsmethoden
• Simulation der Adsorption von Wasserstoff an, des Eindringens von Wasserstoff in, der Migration von Wasserstoff durch, sowie der Reaktion von Wasserstoff mit Werkstoffen
• Berechnung von Bindungsenergien, Aktivierungsenergien, struktur- und temperaturabhängigen Diffusivitäten von Wasserstoff in Materialgefügen
• Computational Design, Optimierung und Screenung von Einlagerungsverbindungen für Wasserstoff als Funktionsmaterialien für Energiesysteme, Metallhydridspreicher, Ionenbatterien und Brennstoffzellen
• Experimentelle mikromechanische Beobachtung und Aufklärung von wasserstoffinduzierten Materialschädigungsprozessen an mikroskaligen Werkstoffproben
  
  
  

Kontakt

Dr. Daniel Urban
Telefon: +49 761 5142-378
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• Risikobewertung von Schmierstoffen hinsichtlich wasserstoffinduzierter Gleit- und Wälzlager 
• Konzepte zur Vermeidung von wasserstoffinduzierter Oberflächenschädigung unter tribologischer Beanspruchung
• Modellierung von Wasserstoff im Tribokontakt
  
  

Kontakt

Dr. Dominik Kürten
Telefon: +49 761 5142-148
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• Analyse der Fertigungskette hinsichtlich temporärem und dauerhaften Wasserstoffeintrag
• Modellierung von Effusionsbehandlungen
• Modellierung und Bewertung von Kaltrissen in Schweißverbindungen
  
  

Kontakt

Dr. Johannes Preußner
Telefon: +49 761 5142-101
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Dr. Frank Schweizer
Telefon: +49 761 5142-122
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• Festigkeitsanalysen und Versagensbewertung für Bauteile 
• Modelle für diffusionsgesteuerte Rissausbreitung
• Lebensdauermodelle (DTMF) für Bauteile unter Wasserstoffversprödung
  
  

Kontakt

Heiner Oesterlin
Telefon: +49 761 5142-170
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