Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Innovative Werkstoffkonzepte für den Einsatz in Wasserstoff und dessen Verbrennungsprodukten: Feuerfestmaterialien, Stähle, Keramiken für Thermoprozessanlagen

Durch die Wasserstoffstrategie der Bundesregierung wird der Anteil von Wasserstoff im Erdgasnetz steigen. Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase werden andere Zusammensetzungen und Temperaturen haben. Materialien im industriellen Thermoprozessanlagenbau müssen für die maximale Lebensdauer gut auf diese Bedingungen abgestimmt sein. Durch die Veränderung der Ofenatmosphären verändern sich Einflüsse der verschiedenen Schädigungsmechanismen und bisherige Erfahrungswert sind nicht mehr gültig. Das gilt sowohl für die Brennerkomponenten Wärmeübertrager, Konstruktionskeramiken und Feuerfestmaterialien. Im Rahmen des Vorhabens soll der schädigende Einfluss von Wasserstoff- und Wasserdampfatmosphären bei hohen Temperaturen auf typische Materialien im Bereich von Thermoprozessanlagen untersucht und quantifiziert werden. Ausgewählte Stähle, Keramiken und Feuerfestmaterialien werden unter vorher definierten Randbedingungen in Langzeitversuchen (kontinuierlich und zyklisch) ausgelagert und anschließend untersucht. Dabei werden Massenverluste, Formänderungen, Materialveränderungen und Wasserstoffaufnahme analysiert. Im Rahmen des Vorhabens sollen Handlungsempfehlungen entwickelt werden, mit denen ein sicherer und wirtschaftlicher Betrieb von Thermoprozessanlagen unter Einfluss von Wasserstoff im Brenngas möglich ist. Die Schädigung typischer Materialien unter typischen Bedingungen wird quantifiziert. Zusätzlich werden Maßnahmen wie Coatings zur Unterdrückung oder Reduzierung der Schädigung untersucht und bewertet. KMUs erhalten eine Methodik zur Bewertung zu erwartender Schädigungen für Bestandsanlagen und Werkstoffkonzepte für die Auslegung von Neuanlagen. Eigenentwicklungen in KMUs auf diesem Gebiet werden durch die Forschungsarbeiten vorangetrieben. Mit dem Vorhaben wird die Technologieführerschaft deutscher Unternehmen beim sicheren Einsatz von Wasserstoff gesichert. Relevante Unternehmen sind schon während des Vorhabens in alle Abschnitte der Forschung involviert.