Grüner Wasserstoff braucht Edelstahl Rostfrei

Entsprechend große Erwartungen sind mit grünem Wasserstoff verknüpft, dessen Bedarf in den nächsten Jahren rasant steigen wird. Er wird klimaneutral aus 100 Prozent erneuerbaren Energien erzeugt – auch aus bislang nicht speicherbaren Energieüberschüssen von Wind- und Solarkraftwerken. Als Ausgangsstoff für Power-to-X-Prozesse soll grüner Wasserstoff durch die Umwandlung von Strom den grauen Wasserstoff in bisherigen Anwendungsfeldern ersetzen. Dafür spricht auch, dass er, gemessen an seinem Volumen, sehr große Mengen an Energie speichern und transportieren kann. Der emissionsfreie gasförmige oder flüssige Brennstoff soll anstelle von Erdöl und -gas Gebäudeheizungen und Industrieöfen befeuern. Auch für die großtechnische Herstellung von Grundchemikalien wie grünem Ammoniak oder grünem Methanol soll er eingesetzt werden. In Brennstoffzellen wird grüner Wasserstoff wieder in elektrischen Strom umgewandelt, ein Verfahren, das beispielsweise als Antrieb von Elektromotoren für Lkw und Busse kurz vor der Serienreife steht. Fahrzeuge mit Wasserstoffverbrennungsmotoren nutzen die Umwandlung seiner chemischen in mechanische Energie direkt als Antriebsenergie. Schifffahrt sowie Luft- und Raumfahrt setzen ebenfalls große Hoffnungen auf den umweltverträglichen Energieträger. Mit der noch zu schaffenden Infrastruktur soll er künftig klimaneutral erzeugte Energie überall nutzbar machen.
 

Gehäusekomponenten für Elektrolyseure werden ebenso wie Rohrbündel-Wärmetauscher, die zur Herunterkühlung von Wasserstoff von 60 auf 5 Grad eingesetzt werden, aus Edelstahl in den Standardgüten gefertigt. Hocheffiziente Plattenwärmetauscher für die Produktion von Wasserstoff mittels PEM- oder AEL-Verfahren oder Aufgaben mit sehr hohen Reinheitsanforderungen bestehen komplett aus hochlegierten nichtrostenden Stählen. Dank ihrer besonderen Korrosionsbeständigkeit widerstehen diese sogar extremen Druckunterschieden und Temperaturen. Auch Wärmeübertragungslösungen für die Rückgewinnung der Energie aus den Elektrolyseuren und ihre Nutzung in Brennstoffzellen oder anderen Power-to-X-Lösungen benötigen für eine dauerhafte Resistenz gegen Korrosion, Temperaturschwankungen und Ermüdung Konstruktionen aus hochwertigem Edelstahl Rostfrei. Wärmeüberträger mit Leiterplatten werden in der gesamten Energiekette von Wasserstofftankstellen eingesetzt. Dabei müssen sie durch Druck und Strömung der Flüssigkeit hervorgerufenen Vibrationsbelastungen sowie Drücken bis 1.000 bar und Temperaturen von -196 Grad bis +800 Grad standhalten. Dank ihrer robusten Vollkonstruktion aus Edelstahl erfüllen sie diese Aufgabe mit der gebotenen Zuverlässigkeit. Bipolarplatten umschließen beidseitig sowohl die Membran-Elektroden-Einheit im Elektrolyseur als auch Brennstoffzellen für den Antrieb von Fahrzeugen. Ihre durch zahlreiche Kanäle für den Flüssigkeits- und Gastransport sehr komplexe Geometrie bedingt den Einsatz von nichtrostendem Stahl, der höchste Reinheitsanforderungen erfüllt. Bei der hier verwendeten Materialdicke von 70 bis 100 Mikrometern könnten bei der Formgebung der Gaskanäle Einschlüsse die Umformeigenschaften negativ beeinträchtigen. Bewährt haben sich für diese Anwendung Präzisionsbandstähle der Werkstoffgüten 1.4301, 1.4303, 1.4404 oder 1.4016.
 

Einen unverzichtbaren Beitrag zur Nutzbarmachung von Wasserstoff in industriellen Anwendungen leisten Hochdruckkompressoren bei Verdichtung und Transport. Zur platzsparenden Speicherung oder Trailer-Abfüllung verdichten und verflüssigen sie das Gas. Alle Komponenten mit direktem Kontakt zu Wasserstoff wie Leitungen, Rohre, Gasstrang und Zylinderköpfe dieser Verdichter werden aus kundenspezifisch ausgelegtem Edelstahl Rostfrei gefertigt. Auch für die in Wasserstofffahrzeugen oder -tankstellen eingesetzten Ventile und Armaturen gelten höchste Anforderungen in puncto Wasserstoffresistenz und Druckbeständigkeit. Ob Sicherheits-, Überdruck- oder Rückschlagventile, Rohrverschraubungen, Anschlusstücke oder Absperrhähne: Für die gebotene Verschleiß- und Dauerfestigkeit sowie hohe Zähigkeit der Komponenten ist Edelstahl Rostfrei mit erhöhtem Nickelanteil unverzichtbar. Spezielle Klemmringverschraubungen aus Edelstahl widerstehen sogar extremen Drücken mit gleichzeitiger Vibrationsresistenz. Gleiches gilt für in Speicherbehältern eingesetzte Dichtungen mit Durchmessern von bis zu 4.000 Millimetern. Für den sicheren Betrieb in Hochdruckbereichen mit über 200 bar Druck und kontinuierlicher Wasserstoffexposition haben diese Spiraldichtungen vorgeformte Metallwicklungen aus Edelstahl. Kupplungen für die Betankung oder auch zur Hochdruck-Nottrennung, wenn das Fahrzeug noch während der Betankung gestartet wird, sind ebenfalls sicherheitsrelevante Komponenten bei der Nutzung von Wasserstoff. Gefertigt werden sie aus Edelstahl der Güte 1.4404 oder 1.4571. Damit bei der Betankung die Motorkomponenten nicht durch Partikeleintrag kontaminiert werden, kommen Edelstahlfilter zum Einsatz. Das robuste korrosionsbeständige Design dieser Hochdruckfilter gewährleistet mit einem hochfeinen Edelstahlgewebe sicheren Partikelrückhalt bei hohem Durchfluss und geringem Druckabfall.