Dichtungslösungen für H2 Speicherung

Flüssigwasserstoff (LH2) wird bei tiefsten Temperaturen in sogenannten Kryotanks gespeichert. Eine gute Isolierung und Abdichtung der Tanks ist dabei unabdingbar. Parker Prädifa bietet für die zuverlässige Abdichtung von LH2 eine breite Palette von Dichtsystemen aus unterschiedlichen Tieftemperatur-Materialien. 

Ein Kryotank ist ein tiefkalter Speicher, der Flüssigwasserstoff (LH2) bei -253 °C lagert. Die zuverlässige Abdichtung der z.B. für die Druck- und Sicherheitsventile oder für die Befüllung und Entnahmen des flüssigen Wasserstoffs erforderlichen Öffnungen ist nur mit speziellen Dichtungslösungen möglich. Gleiches gilt für die Abdichtung des gesamten Leitungssystems und der zugehörigen Verbindungen und Ventile des kryogen Tanksystems. Die kryogenen Bedingungen verhindern den Einsatz  klassischer Dichtungslösungen aus Gummi oder anderen gummielastischen Materialien. Hier kommen Lösungen aus speziellen PTFE- oder Metallwerkstoffen bevorzugt zum Einsatz. Diese Materialien erlauben  in Verbindung mit speziell für kryogene Bedingungen entwickelten Dichtungsdesigns Dichtungslösungen, die eine geringe Leckage aufweisen und bei tiefkalten Bedingungen nicht glashart verspröden.

Diese speziell von Parker Prädifa entwickelten, mit Stahlfedern vorgespannten PTFE- Dichtungslösungen (FlexiSeals®) oder auch die federelastischen Metalldichtungslösungen (z.B. C-Ringe) sind für die Abdichtung von flüssigem Wasserstoff bei -253°C bestens geeignet.

Gasförmiger Wasserstoff kann nach dem Verdichten unter hohem Druck gespeichert werden. Unabhängig von Art und Größe der Druckspeicher ist die Dichtheit der Behälter von größter Bedeutung. 

Gasförmiger Wasserstoff lässt sich unter Hochdruck bis zu 700 bar und mehr verdichten und speichern. Zur Verdichtung werden je nach Mengenbedarf und Druckanforderungen unterschiedliche Kompressorarten wie Kolben-, Zylinder- und Membranverdichter für hohe Drücke und Schraubenverdichter für niedrigere Druckbereiche eingesetzt. Um eine Kontamination des zu verdichtenden Wasserstoffs z.B. durch Schmiermittel zu vermeiden, werden Dichtungslösungen benötigt, die in möglichst schmierstofffreier Umgebung  geringe Reibung und geringen Verschleiß aufweisen.

Der verdichtete Wasserstoff wird anschließend für Lagerungs- und Transportzwecke in Druckspeicher gefüllt. Die Bandbreite an Speicherlösungen reicht hierbei von Druckgasflaschen über mobile Druckspeicher in PKW und Nutzfahrzeugen bis hin zu stationären Hochdrucktanks mit hohen Kapazitäten.

Unabhängig von Speicherart und -größe wird stets ein zuverlässiges Dichtungssystem benötigt, das hohen Drücken, explosiver Dekompression und großen Temperaturschwankungen sicher standhalten kann. Die dabei eingesetzten Werkstoffe müssen eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, um der bei hohen Drücken drohenden Spaltextrusion zu widerstehen. Gleichzeitig ist eine geringe Permeation wichtig, um Diffusionsverluste so weit wie möglich zu reduzieren und die Gefahr einer explosiven Dekompression des Werkstoffs bei plötzlichem Druckabfall zu verhindern. 

Wasserstoff kann auch mithilfe flüssiger – sogenannter LOHC (Liquid Organic Carriers) – oder fester Trägermedien wie Metallhydriden gespeichert und transportiert werden. Parker Prädifa bietet für die damit verbundenen Abdichtungsanforderungen geeignete Lösungen.

Als Trägermaterialien für die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff kommen meist feste Stoffe wie Metallhydride oder flüssige, sogenannte LOHC (Liquid Organic Carriers) zum Einsatz.

Unter LOHC versteht man flüssige organische Verbindungen wie bestimmte Thermalöle, welche sich chemisch mit Wasserstoff verbinden und ein ähnliches Lagerverhalten wie Benzin oder Diesel aufweisen. Folglich kann der damit gespeicherte Wasserstoff  – ähnlich wie bei konventionellen Treibstoffen – unter Nutzung der bestehenden Infrastruktur in Verbindung mit geeigneten Dichtungslösungen aus LOHC-kompatiblen Werkstoffen gehandhabt werden.

Die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff in kompakten Feststoffspeichern erfolgt durch die Nutzung von Metallhydriden. Hierbei wird der Wasserstoff mithilfe von Katalysatoren und/oder Druck in einem Metall oder einer Metalllegierung gelöst gespeichert und durch Druckabsenkung und/oder Temperaturzuführung wieder freigesetzt. Zur Abdichtung der Feststoffspeicher und deren Peripherie werden Dichtungslösungen benötigt, die eine geringe Leckage aufweisen, um mögliche Sicherheitsrisiken, durch aus dem Speichersystem entweichenden Wasserstoff z.B. in schlecht belüfteter Umgebung zu verhindern. 

Sowohl für die dynamische als auch statische Abdichtung von Verschraubungen, Ventilen,  Gehäusen u.dgl. von H2-Speichersystem sind Dichtungen aus EPDM, Butyl oder aus TPU-Materialien verfügbar, die den hohen Dichtigkeitsanforderungen  gerecht werden.