Energiewende: Wie Superlegierungen auf Wasserstoff reagieren
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Auf dem leichtesten Element im Periodensystem ruhen große Hoffnungen. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht nur Wasser und kein Kohlendioxid. In der Luftfahrt kann er als Kraftstoff und zur Stromerzeugung dienen, nicht zuletzt lässt er sich gut zur Synthese verschiedener Stoffe nutzen.
Deshalb zählt Wasserstoff zu den Schlüsselelementen der Energiewende. Allerdings ist er sehr reaktiv – Stichwort Knallgasexplosion -, und sehr flüchtig. Daher muss er in dichten Behältnissen transportiert und gelagert werden.
"Neben diesen Schwierigkeiten bringt Wasserstoff viele Vorteile mit sich" , sagt Steffen Neumeier von der Universität Erlangen-Nürnberg(öffnet im neuen Fenster) . Der Werkstoffwissenschaftler erforscht gemeinsam in der Kollaboration H2Mat(öffnet im neuen Fenster) mit Partnern von der TU München, VDM Metals und der MTU Aero Engines einen weniger bekannten Aspekt der kommenden Wasserstoffwirtschaft: Da Wasserstoffatome so klein sind, können sie gut in andere Materialien diffundieren und damit deren Eigenschaften ändern.
Fatale Risse
"Insbesondere bei metallischen Legierungen kann das zu einer sogenannten Wasserstoffversprödung führen, wodurch die Festigkeit und Belastbarkeit dieser Stoffe stark abnimmt" , erklärt Neumeier.
Bei Verbrennungsprozessen werden Werkstoffe enormen Belastungen ausgesetzt. Die Turbinenschaufeln in einem Düsentriebwerk oder die Turbine eines Gaskraftwerks müssen große mechanische Kräfte bei hohen Temperaturen in korrosiven Umgebungen aushalten. Versprödet das Material, können fatale Rissen die Folge sein.
Deshalb hat die Kollaboration H2Mat insbesondere Superlegierungen im Fokus, die sich durch außerordentlich hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit auszeichnen.