Druckbehälter aus Polyamid

Meinolf Droege,

Für 320 Liter Wasserstoff

Erstmals wurde im Extrusions-Blasformverfahren ein Wasserstoff-Druckbehälter mit 320 Liter Volumen produziert. Der Liner ist mehr als zwei Meter lang, hat einen Durchmesser von etwa 500 Millimetern und fasst 320 Liter. Und das soll noch nicht das Ende der Fahnenstange sein. Der Hersteller hofft, die Grenzen noch weiter hinaus schieben zu können.

Vor der industriellen Serienfertigung großvolumiger Wasserstofftanks steht die Prozessentwicklung – und der Prototypenbau. © Kautex

Wasserstoff stellt besonders hohe Anforderungen an die Undurchlässigkeit (Permeabilität) des Liner-Materials. Als kleinstes Molekül des Periodensystems diffundiert Wasserstoff durch nahezu alle Kunststoffmaterialien. Die besten Barriere-Eigenschaften bieten spezielle Polyamide (PA). Diese lassen sich aber aufgrund der geringen Schmelze-Steifigkeit und Komplexität im Blasformverfahren in dieser Dimension bisher schwer verarbeiten. Neu entwickelte Polyamide und eine spezielle Extrusionstechnik bringen hier die Fortschritte.

Kautex arbeitet bereits seit längerem an der Weiterentwicklung von Composite Pressure Vessels (CPV) für verschiedene Anwendungsbereiche, zum Beispiel für Wasserstoff-, CNG- und LPG-Tanks. Composite-Tanks bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoffliner, einem Boss-Teil zum Anschluss des Ventils und einer Faserwicklung zur Erreichung der mechanischen Festigkeit. Der innenliegende Liner wird im Blasformverfahren hergestellt.

Der blasgeformte Polyamid-Inliner muss hohe Ansprüche an die Dichtigkeit erfüllen. © Kautex

CPV-Hochdruckbehälter für Wasserstoff sind in der Regel für 700 bar Betriebsdruck und 1750 bar Berstdruck ausgelegt. Der Liner ist eine zentrale Komponente des Behälters. Er ist die innere Hülle des Tanks, nimmt das Gas auf, umschließt den Inhalt und dichtet ihn nach außen ab. Der Liner unterliegt hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen zwischen -60 und 120 Grad Celsius.

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Das von Kautex in Zusammenarbeit mit einem Kunststoffhersteller entwickelte Verfahren erlaube es nun erstmals, Wasserstoff-Liner im Blasformverfahren in für die Industrie interessanten Dimensionen herzustellen. „Die nun erreichte Liner-Größe ist für uns erst der Anfang. Wir sind zuversichtlich, mit diesem Verfahren in Zukunft auch noch deutlich größere Liner für Wasserstoffdruckbehälter herstellen zu können“, sagt Abdellah El Bouchfrati. Leiter des Business Development Composite. Mit der nun entwickelten Technologie zur Herstellung großvolumiger Linern für Wasserstoffbehälter rücke eine wirtschaftliche Lösung für Verkehrsmittel und Infrastruktur in erreichbare Nähe. Experten halten seit langem eine einseitige Ausrichtung der Mobilität von Morgen auf batterieabhängige Lösungen für nicht ausreichend, um langfristig das Ziel einer möglichst CO2-neutralen Mobilität zu erreichen.

Die Extrusionsblasformmaschine ist die technologische Basis zur Produktion der Tank-Inliner. © Kautex

Während die Brennstoffzellentechnik im Pkw-Bereich derzeit aufgrund derProduktionskosten und mangelnder Infrastruktur noch nicht wirtschaftlich umsetzbar erscheint, werden wasserstoffbetriebene Antriebs- und Produktionstechnologien in anderen Bereichen bereits erfolgreich realisiert. Besonders interessant erscheint die Technologie derzeit im Schwerlastverkehr, im öffentlichen Personennahverkehr, im Schiffbau und in der Flugzeugindustrie. Hier werden vor allem leichte, sichere und dichte Tanksysteme benötigt. CPV-Behälter sind nicht nur erheblich leichter als Stahltanks. Sie sind auch resistent gegenüber Korrosion.

Wasserstoff, zumal wenn er mit erneuerbaren Energien hergestellt wurde, ist zudem ein erstklassiger Energiespeicher. Auch hier werden Tanksysteme benötigt, die den entsprechenden Druck aushalten und zugleich dafür sorgen, dass das extrem leichte Gas sicher gespeichert werden kann.

Neben hoch technisierten Maschinen für Packaging- und Automotive-Produkte entwickelt Kautex Maschinenbau auch Anlagen zur Produktion thermoplastischer Kunststoff-Druckbehälter. Das Angebot reicht von der Entwicklung und Produktion vonPrototypen und Kleinserien bis zum Bau kompletter Produktionsanlagen für die Herstellung von Composite-Druckbehältern. In Zusammenarbeit mit Kunden und Materialherstellern entwickelt das Unternehmen die CPV-Technologie kontinuierlich weiter.

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