Was ist ein Wasserstofftank?
Ein Wasserstofftank ist ein Kanister, in dem komprimierter Wasserstoff gespeichert wird. Wasserstofftanks des Typs IV sind ein wesentlicher Bestandteil wasserstoffbetriebener Fahrzeuge. Solche Fahrzeuge können an Wasserstofftankstellen betankt werden. Komprimierter Wasserstoff wird als alternative Brennstoffquelle zu Öl und anderen fossilen Brennstoffen verwendet. Dies hat die Gasspeicherung zu einem wichtigen Bestandteil der technologischen Entwicklung gemacht.
Wasserstoff kann gasförmig und flüssig gespeichert werden. Wissenschaftler hoffen, flüssigen Wasserstoff als Brennstoffquelle für die Weltraumforschung zu nutzen. Das Problem beim Speichern von flüssigem Wasserstoff ist, dass er einen Siedepunkt von -423,188 Grad Fahrenheit (-252,882 Grad Celsius) hat. Um es flüssig zu halten, muss Wasserstoff unter extrem kalten Bedingungen gelagert werden. Dies erfordert Kryotechnik, verbraucht viel Energie und ist teuer in der Herstellung.
Das Speichern von gasförmigem Wasserstoff ist viel einfacher. Ein Wasserstofftank speichert komprimierten Wasserstoff unter Druck. Für ein Fahrzeug muss Wasserstoff bei 350 und 700 bar oder 5.000 und 10.000 psi komprimiert werden. Bar ist ein metrisches Maß für den Druck, der auf dem normalen Luftdruck auf Meereshöhe basiert. PSI ist eine Abkürzung für Pfund pro Quadratzoll und ein imperiales Maß, das auf dem Druck basiert, den ein Pfund auf einen Quadratzoll ausübt.
Es gibt vier Grundtypen von Wasserstofftanks. Sie unterscheiden sich darin, woraus sie bestehen und welchen Druck sie aushalten können. Sie neigen dazu, Metalle wie Magnesiumhydrid oder Natriumaluminiumhydrid zu verwenden. Mehrere Typen werden mit Verbundwerkstoffen gemischt oder im Falle des IV-Modells sind alle Verbundwerkstoffe im Bau.
Der Wasserstofftank Typ I ist ein Metalltank. Die Aluminiumsorte hat einen Arbeitsdruck von 175 bar. Die Stahlsorte arbeitet bei 200 bar oder 2.900 psi.
Typ II-Tanks bestehen aus Metall, das von einem Filamentzylinder umgeben ist. Der Aluminium-Glastank arbeitet bei 263 bar oder 3.814 psi. Der Stahl-Kohlenstoff-Tank hat einen Arbeitsdruck von 299 bar oder 4,336 psi.
Verbundmaterialien, die eine Metallauskleidung umgeben, bilden Typ III. Die Verbundwerkstoffe bestehen aus Materialien wie Aramid und Glasfaser. Das Glasfasermodell hat einen normalen Druck von 305 bar (4,423 psi), während die Aramidversion bei 438 bar (6,352 psi) arbeitet.
Ein Wasserstofftank vom Typ IV ist ein drehgeformter Tank aus Verbundwerkstoffen wie Kohlefasern mit einer Polymerauskleidung. Sie haben einen Arbeitsdruck von 661 bar oder 9,586 psi. Der Typ IV ist am häufigsten in Fahrzeugen wie PKWs und Wasserstoffspeicher-LKWs anzutreffen.
Alle Wasserstofftanks erfordern umfangreiche Tests, um sicherzustellen, dass sie sicher verwendet werden können. Der Wasserstofftank wird auf vier Arten getestet. Der Bustest verwendet den doppelten normalen Arbeitsdruck, um festzustellen, wann der Tank aufbricht, während der Probedrucktest prüft, wie der Tank mit dem 1,5-fachen des normalen Drucks fertig wird. Der Tank wird auch langfristig auf Ermüdung und Undichtigkeiten geprüft.