Materialien für Wasserstoff- und Energieanwendungen

Bei erneuerbaren Energien sind Werkstoffe die Basis jeder Technologie. Daher stellt sich auch hier die Frage nach der Korrelation zwischen Struktur und Eigenschaften der Werkstoffe unter den jeweiligen, spezifischen Bedingungen, denen diese ausgesetzt sind. Am Lehrstuhl für Allgemeine Werkstoffeigenschaften wird vor allem an Materialien für die Energiespeicherung geforscht. Dazu gehört die Untersuchung von wasserstoffbeständigen Werkstoffen mit Druckwasserstoff bis 1000 bar und 300°C, einschließlich der skalenübergreifenden Wasserstoffanalyse, sowie die Forschung an Batteriematerialien. Dazu werden die umfangreiche Ausstattung des Lehrstuhls sowie neue, an die Material- und Umweltbedingungen angepasste Anlagen genutzt.

Prof. Dr.-Ing. Heinz Werner Höppel

Gruppenleiter Leichtmetalle & Mechanische Prüfung sowie Nanostrukturierte Werkstoffe, stellvertretender Lehrstuhlleiter

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Prof. Dr. Peter Felfer

Gruppenleiter Atomsondentomographie

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Jan-Oliver Hücking, M. Sc.

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Johannes Seltsam, M. Sc.

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Oliver Nagel, M. Sc.

Doktorand

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Um eine Dekarbonisierung der Wirtschaft zu erreichen sind chemische Energieträger unabdingbar. Wasserstoff ist hier durch seine hohe gravimetrische Energiedichte besonders geeignet. Viele Werkstoffe werden jedoch in ihren mechanischen Eigenschaften negativ durch Wasserstoff beeinflusst. Besonders im Festigkeitsbereich über 1000 MPa ist hier bei Stählen ein signifikanter Festigkeitsverlust möglich. Dieser Festigkeitsberiech ist jedoch besonders relevant für mobile und stationäre Energiesysteme mit Druckwasserstoff oder auch korrosionsbedingtem Wasserstoff.
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Um die Energiewende durch den Übergang von fossilen Energieträger auf regenerative Energiequellen zu gewährleisten, sind elektrochemische Energiespeicherungsmedien von größter Bedeutung. Vor allem Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) sind hierbei aufgrund ihrer hohen Energiedichte und Sicherheit, ihrer geringen Kosten, langen Lebensdauer und guten Schnellladeeigenschaften sehr gut geeignet und finden bereits breite Anwendung in Elektroautos, Laptops oder Mobiltelefonen.
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Die Kommission der Europäischen Union (EU) hat sich mit dem Europäischen Green Deal die ehrgeizige Aufgabe gestellt, die Reduzierung der Treibhausgasemissionen mit der nachhaltigen Umstellung der europäischen Industrie auf eine klimaneutrale Wirtschaft miteinander zu verbinden. In diesem Rahmen wurde Wasserstoff als zentral für die Lösung der Probleme und für die Entwicklung der europäischen Energiesysteme hervorgehoben. Ein besonderes Problem ist dabei das Versagen von Bauteilen aufgrund von Wasserstoffeinflüssen, das in verschiedenen industriellen Systemen wie z.B. Hochdruckwasserstoffspeichern, Pipelines, Brennstoffzellen sowie in Flugzeugbauteilen aus hochfesten Superlegierungen auftreten kann.
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