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Parity-4-Reuse | PA6-basierter Typ-4 Drucktank für ressourcenschonendes Recycling dank T-RTM in-situ Polymerisation

Forschung und Entwicklung Komponenten & Systeme Wasserstoff
Das Ziel des Projekts PARITY-4-REUSE liegt darin, Typ-4 Druckbehälter für Wasserstoffanwendungen einfach und vollständig recyclingfähig und dabei gleichzeitig massentauglich und ressourceneffizient mit optimalen mechanischen Eigenschaften in Technologie-Reifegrad 6 herzustellen. So soll dem Ziel der ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft bedeutend nähergekommen und die kostenseitige Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie im Zukunftsfeld der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie gestärkt werden.
Der Drucktank ist ein Schlüsselelement der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie, um eine ausreichende Menge an Wasserstoff für große Reichweiten zur Verfügung stellen zu können. Der hohe Betriebsdruck von 700 bar sowie die Leichtbauanforderungen für mobile Anforderungen erfordern den Einsatz von Kohlenstofffasern in einer Kunststoffmatrix. Zur Industrialisierung großer Stückzahlen und Reduktion der Produktkosten verfolgt das Konsortium in diesem Projekt das Ziel Typ-4 Drucktanks (Konzept: Kunststoffliner mit Verstärkungsfasern bewickelt) recyclingfähig und zugleich massentauglich in ihrer Herstellung aufzustellen. Mittels Kombination von Trockenwickeln und T-RTM-Tränkung soll eine ökologischere Alternative zum nassgewickelten Drucktank
realisiert werden.
Im Rahmen des Projektes wird ein sortenreiner Polyamid 6 / Kohlenstofffaser (PA6-CF-) Drucktank Typ 4 entwickelt und hergestellt. Dies umfasst zunächst die anforderungs- und belastungsgerechte Auslegung des Tanks selbst, bei der in Abstimmung mit der BMW Group reale Anforderungen für den Einsatz in PKW berücksichtigt werden. Parallel erfolgt die Entwicklung der benötigten Fertigungsprozesskette von der Liner- Herstellung über die Bewicklun​g bis zur Caprolactam-Injektion und Aushärtung der Bauteile inkl. der Untersuchung innovativer Anbindungsmöglichkeiten, die erst durch die thermoplastischen Eigenschaften der Matrix ermöglicht werden.
Abschließend werden die gefertigten Drucktanks hinsichtlich Performance und Fähigkeit zur ganzheitlichen, einfachen Recyclingfähigkeit (Nachhaltigkeit) untersucht und die Herstellprozesse im Hinblick auf deren Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit bewertet.

Projektziele:

  • Ein Teil des Projektes hat zum Ziel, mittels Rotation-Pulver-Verfahren einen Liner herzustellen, welcher den Anforderungen eines Typ-4-Wasserstoffdrucktanks entspricht.
  •  Des Weiteren soll ein faserschädigungsarmes Trockenwicklungsverfahren angewendet und erprobt werden, um dieses dann optimal auf den T-RTM-Prozess (thermoplastischen Resin-Transfer-Molding) abzustimmen.
  •  Daraufhin erfolgt die Validierung eines hergestellten Industrialisierungsdemonstrators um dessen Nachhaltigkeit, Recyclingfähigkeit & Performance zu überprüfen.