Entwicklung einer Barrierebeschichtung für Innenwände von Treibstofftanks im Projekt »CryoCoat«
Die Expertinnen und Experten des Fraunhofer IFAM im Bereich der Lacktechnik besitzen ein breitgefächertes Know-How bei der Entwicklung von Barriereschichten gegen Gase und Flüssigkeiten für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle. Speziell der Bereich der Wasserstoffbarriereschichten steht hierbei im Fokus. Die Notwendigkeit dieser Beschichtungen betrifft nicht nur die Luft- und Raumfahrtindustrie, sondern auch die Transportbranche und den gesamten Wasserstoff-Energie-Sektor.
Für den Raumfahrtbereich wurden in den letzten Jahren erfolgreich Barrierebeschichtungen für die Innenwände von Treibstofftanks zur Verhinderung der Wasserstoffpermeation entwickelt. Ziel ist es, leichte Materialien wie zum Beispiel Faserverbundkunststoffe für die Konstruktion der Tanks nutzen zu können, die ihrerseits keine adäquate Barriere gegen Wasserstoff bieten. Die Treibstofftanks werden für flüssigen Wasserstoff (LH2) eingesetzt, in denen sich allerdings oberhalb der Flüssigkeit auch gasförmiger Wasserstoff befindet. Die Barrierebeschichtung soll für Wasserstoff in beiden Aggregatzuständen funktionieren.
Die im Rahmen des Projekts »CryoCoat« entwickelte Beschichtungslösung basiert auf einem polymeren Bindemittel, welches plättchenförmige Pigmente auf Metall- oder Silikatbasis enthält, die die eigentliche Diffusionsbarriere darstellen. Die Formulierungen können lacktechnisch verarbeitet und auch auf große Strukturen via Spritzapplikation aufgetragen werden. Im Rahmen des Raumfahrtprojekts wurde eine prototypische Beschichtung entwickelt, deren Barrierewirkung gegenüber Wasserstoff nachgewiesen werden konnte.
Weiterentwicklung von Barriereschichten in geförderten Projekten
Diese im Projekt »CryoCoat« entwickelte Beschichtung wird aktuell in weiteren Projekten adaptiert. Im Projekt »TransHyDE« wird die Beschichtung an den Einsatz in Gasleitungen und Tanks zur Speicherung von Wasserstoff als Energieträger angepasst, da für diese Anwendung völlig andere Anforderungen an die Beschichtung gestellt werden. Hier bringt das Fraunhofer IFAM ebenfalls das umfangreiche Know-How bei der Entwicklung von Barriereschichten gegen Gase und Flüssigkeiten zum Einsatz, um für den jeweiligen Anwendungsfall die ideale Beschichtung zu entwickeln. Im Projekt »TransHyDE« konnten schon innerhalb des ersten Projektjahrs Barriereschichten mit hervorragender Barriere gegen Wasserstoff entwickelt werden.
Im Projekt »HyBit« befasst sich seit Herbst 2022 ein breit aufgestelltes Konsortium mit der industriellen Transformation hin zur Wasserstoffwirtschaft. Hier wird seitens der Lacktechnik untersucht, wie Barriereschichten helfen können, die bestehende Gasinfrastruktur auf die speziellen Anforderungen für den Wasserstofftransport umzurüsten.
Prüfung von Barriereschichten durch Bestimmung der Wasserstoffpermeation
Am Fraunhofer IFAM können die entwickelten Barriereschichten mittels eines Wasserstoff-Permeationsmessgeräts auf ihre Wirksamkeit überprüft werden. Somit kann während der Beschichtungsentwicklung eine schnelle Überprüfung des Entwicklungsfortschritts gewährleistet werden.
In der Lacktechnik des Fraunhofer IFAM werden die Entwicklungsprojekte zum Thema Barriereschichten von Dr. Andrea Deißenberger geleitet. Innerhalb dieser Projekte werden Barrierebeschichtungen für die unterschiedlichsten Industriebereiche wie zum Beispiel die Verpackungsmittelindustrie, die Elektronikbranche und den Transport-Sektor mit besonderem Augenmerk auf die Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt und an die speziellen Anforderungen der einzelnen Bereiche gezielt angepasst.
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
