Verbundprojekt HyMon soll H2-Drucktanks sicherer machen

Das Verbundprojekt HyMon will ein intelligentes System zur permanenten Zustandsüberwachung von Wasserstofftanks entwickeln. Dieses soll die derzeit vorgeschriebenen Sichtprüfungen ersetzen und die Sicherheit der H2-Drucktanks deutlich erhöhen.

Bislang werden die H2-Tanks in Fahrzeugen nur von außen auf Beschädigungen untersucht, was dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF zufolge langfristig nicht ausreicht. Deswegen will das Institut gemeinsam mit Partnern eine „On-Board-Strukturüberwachung – bestehend aus geeigneter Sensorik und Auswerteelektronik“ entwickeln. Damit sollen die Wartungskosten gesenkt „und eine sichere Ausnutzung der Tanks über die gesamte Lebensdauer“ gewährleistet werden. Zudem könnte die Software im Service- oder Reparaturfall die nötigen Daten bereitstellen.

Derzeit setzen Forscher auf sogenannte Schallemissionssensoren. „Reißt eine einzelne Kohlefaser im Drucktank, entsteht eine Schallwelle, die durch die Fasern läuft. Die Sensoren erfassen die hochfrequente Schallwelle und können so die Anzahl der gebrochenen Fasern ermitteln“, schreibt das Fraunhofer LFP das Prozedere in seiner Mitteilung. „Sensoren am Tank nehmen die hochfrequenten Schallwellen im Falle eines Faserbruchs auf, die Algorithmen detektieren die Faserbrüche, die gezählt werden. Nimmt die Rate an Faserbrüchen plötzlich zu, so ist das ein Indiz, dass der Wasserstofftank am Ende seiner Nutzungszeit ist“, erklärt Johannes Käsgen, Wissenschaftler am Fraunhofer LBF.

Die Algorithmen und Methoden zur Detektion der Faserbrüche werden am Fraunhofer LFB entwickelt. Hierzu werden am Prüfstand  anhand von sensorbestückten Kohlefaser-Flachproben verschiedene Arten von Schädigungen erzeugt und die „Schädigungssignale“ von Sensoren erfasst. So soll sichergestellt werden, dass Sensoren in der Lage sind, die Signale zu erkennen und dass der Algorithmus diese richtig zuordnen kann. Laut Fraunhofer LFP wird „im nächsten Schritt […] das komplette Sensorsystem an dünnwandigen Modellbehältern und anschließend an Hochdruck-Wasserstofftanks überprüft, die unter Innendruck bis zum Versagen zyklisch beansprucht werden“. Ziel ist es zu ermitteln, wie viele Sensoren für eine On-Board-Strukturüberwachung nötig sind und wo diese am besten platziert werden müssen.

Insgesamt sind sechs Partner an dem Verbundprojekt HyMon beteiligt. Dazu zählen die FEV Europe GmbH, das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF,  die Hexagon Purus GmbH, mefex GmbH, RWTH Aachen und die Technische Hochschule Köln. Das Vorhaben wird zudem vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert.
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