DAP x H2

Gemeinsam von der Herausforderung zur Lösung: Additive Fertigung für die Wasserstoffwirtschaft

Dekarbonisierung und nachhaltige Energiequellen sind zentrale Themen gesellschaftlicher und politischer Diskurse. Wir brauchen saubere Alternativen zu fossilen Roh- und Brennstoffen, die den Klimawandel befeuern und unsere Umwelt verschmutzen. Eine mögliche Alternative ist Wasserstoff.

Unternehmen und Energiewirtschaft stellt Wasserstoff jedoch noch vor Herausforderungen: Die bestehende Infrastruktur muss von fossilen Feedstocks und Energiequellen umgestellt werden, was erhebliche Investitionen erfordert. Dazu kommt: Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffproduktion, insbesondere grünen Wasserstoffs, sind aktuell noch begrenzt. Wasserstoff hat darüber hinaus andere Verbrennungs- und Korrosionseigenschaften. Entsprechend ändern sich die Anforderungen an das Material der Verbrennungs- und Transportkomponenten, weshalb neue Werkstoffe und angepasste Designs notwendig sind.

Die zeitnahe, nachhaltige Implementierung von Wasserstoff als Energieträger für alle Stakeholder ist vor diesem Hintergrund ein zentrales Forschungsfeld am Lehrstuhl DAP:

H2-Produktdesign

  • Design Konfigurator:
    Parametrisches Produktdesign für optimale Wasserstoffverarbeitung , z.B. komplexe Elektroden zur effizienten Wasserspaltung
  • Inverse Design:
    Produktdesign basierend auf Simulationen, von etwa Flammen- und Strömungsdynamik, z.B. zur Entwicklung hoch-effizienter Wärmetauscher

H2-Materialdesign

  • Material Design:
    Entwicklung von leistungsstarken, langlebigen und effizienten Materialien, die speziell auf die Wasserstoffumgebung angepasst sind
  • Mutlimaterial AM:
    Schicht für Schicht optimierte Werkstoffkombinationen für maßgeschneiderte Materialeigenschaften, die Verschleiß- und Korrosionsschutz sowie Funktionalität in einem einzigen Prozess vereinen

H2-Oberflächen-funktionalisierung

  • Extreme Hochgeschwindig­keits-Beschichtung:
    umgebungsangepasste Innen- und Außenflächen von z.B. Pipelines für optimalen Korrosionsschutz und eine signifikante Reduktion der Wasserstoffpermeation

Die Additive Fertigung ermöglicht das Herstellen anwendungsoptimierter Komponenten entlang der gesamten Wertschöpfungskette:
Von ressourceneffizienten Komponenten über anforderungsspezifische Werkstoffe bis hin zu umgebungsangepassten Bauteiloberflächen bieten die unterschiedlichen Fertigungstechnologien zahlreiche Antworten auf die Herausforderungen in der Wasserstoffwirtschaft.

Deshalb beteiligen wir uns an einer Reihe vielversprechender Projekte, die das Potenzial der Additiven Fertigung in der Wasserstoffwirtschaft erforschen. Darüber hinaus sind wir ein Teil des Zukunftscluster Wasserstoff, in welchem Wasserstofftechnologien erforscht und zur Marktreife gebracht werden.

Unsere Wasserstoff-Projekte

HyInnoNets

Das Projekt HyInnoNets zielt darauf ab, die Netzwerke und Infrastruktur für die Wasserstoffproduktion und -verteilung zu optimieren. Durch den Einsatz innovativer Technologien zur Fertigung von Faserverbundrohren und zur metallischen Innenbeschichtung wird die Infrastruktur von morgen entwickelt, die im Transport für Wasserstoff langlebig und sicher ist.

HyInnoBurn

Im Rahmen des Projekts HyInnoBurn wird an der Entwicklung von Wasserstoffverbrennungstechnologien gearbeitet. Ziel ist es, wasser­stoffbasierte Verbrennungsprozesse zu verbessern und so eine umwelt&shyfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Brennstoffen zu schaffen.

HyInnoCells

Das Projekt HyInnoCells beschäftigt sich mit der Produktion von Wasserstoff per PEM-Elektrolyse. Es werden beschichtete poröse Transportschichten entwickelt, die auf das seltene Metall Iridium verzichten und trotzdem einen geringen Kontaktwiderstand aufweisen und korrosionsresistent sind.

H2MAT3D

In diesem Projekt werden robuste und hitzebeständige Materialien für den Einsatz in Wasserstoffbrennern und anderen Hochtemperaturanwendungen entwickelt. Ein weiterer Aspekt des Projekts ist die Untersuchung, wie diese Materialien auf den Kontakt mit Wasserstoffflammen reagieren und wie sie sich dabei abnutzen oder verändern.

IGNITER

Das IGNITER-Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung eines neuartigen Jet-Burners, der speziell für die Verbrennung von Wasserstoff optimiert ist. Dafür werden umfassende Simulationen der Strömungen und Flammen durchgeführt und anschließend experimentell überprüft. Ziel des Projekts ist es, ein integriertes Framework zu erstellen, das die automatisierte, optimale Gestaltung des Brenners ermöglicht.

Dr. rer. nat. Sebastian Bold

RWTH Aachen Lehrstuhl für
Digital Additive Production DAP
Campus-Boulevard 73
52074 Aachen

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