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 Energiesyteme 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 der Wirkung von Wasserstoff auf Werkstoffe berücksichtigt Mechanismen auf makroskopischen und mikrostrukturellen Skalen ebenso wie auf der atomaren Skala 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.
Zugversuch mit Wasserstoffbeaufschlagung / Permeationsversuch unter Last.
Experimentelle Bestimmung des diffusiblen und getrappten Wasserstoffs in Werkstoffen, Dichte der 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:
Ken Wackermann, Telefon: +49 761 5142-492, E-Mail senden
Wulf Pfeiffer, Telefon: Telefon +49 761 5142-166, E-Mail senden
Mikro- und multiskalige mechanistische Modellierung von Wasserstoff in Werkstoffen mit quantenmechanischen und atomistischen Computersimulationsmethoden
Simulation der Diffusion und Reaktion von Wasserstoff in metallischen und keramischen Werkstoffen
Berechnung von Bindungsenergien, Aktivierungsenergien, struktur- und temperaturabhängigen Diffusivitäten von Wasserstoff in Materialgefügen
Computational Design, Optimierung und Screening von Einlagerungsverbindungen für Wasserstoff als Funktionsmaterialien für Energiesysteme, Metallhydridspeicher, Ionenbatterien und Brennstoffzellen
Experimentelle mikromechanische Beobachtung und Aufklärung von wasserstoffinduzierten Materialschädigungsprozessen an mikroskaligen Werkstoffproben
Kontakt:
Daniel Urban, Telefon: +49 761 5142-492-378, E-Mail senden
White etching cracks unterhalb der wälzbeanspruchten Lagerlaufbahn.
Risikobewertung von Schmierstoffen hinsichtlich wasserstoffinduzierter Gleit- und Wälzlagerschäden
Konzepte zur Vermeidung von wasserstoffinduzierter Oberflächenschädigung unter tribologischer Beanspruchung
Modellierung von Wasserstoff im Tribokontakt
Kontakt:
Dr. Dominik Kürten, Telefon: +49 761 5142-148, E-Mail senden
Galvanisch abgeschiedene, mikrorissige Hartchromschicht
Analyse der Fertigungskette hinsichtlich temporärem und dauerhaftem Wasserstoffeintrag
Modellierung von Effusionsbehandlungen
Modellierung und Bewertung von Kaltrissen in Schweißverbindungen
Kontakt:
Johannes Preußner, Telefon: +49 761 5142-101, E-Mail senden
Frank Schweizer, Telefon: +49 761 5142-122, E-Mail senden
Skalenübergreifende Modellierung der wasserstoffunterstützten Rissausbreitung.
Festigkeitsanalysen und Versagensbewertung für Bauteile
Diffusionsgesteuerte Rissausbreitungsmodelle
Lebensdauermodelle (DTMF) für Bauteile unter Wasserstoffversprödung
Kontakt:
Johannes Preußner, Telefon: +49 761 5142-101, E-Mail senden
Ken Wackermann, Telefon: +49 761 5142-492, E-Mail senden
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
