12.06.2023 Die Energiewende dichtungs- und polymertechnisch gestalten

Im Rahmen der Energiewende, werden Dichtungslösungen zukünftig in immer größeren Stückzahlen und verschiedenen Größenvarianten benötigt. Dies gilt es schon bei der Entwicklung zu berücksichtigen, um die Dichtungen später wirtschaftlich mit hoher Qualität fertigen zu können. Ein Beispiel sind Dichtungen für die alkalische Hochdruckelektrolyse – eine vergleichsweise bewährte
Elektrolyseart. Unter Verwendung einer alkalischen Lösung (KOH), Druck (30 - 35 bar) und Temperatur (80 - 90°C) wird Wasser durch den Einsatz von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Die hohe Effizienz und große Mengen an Wasserstoff resultieren aus den großen Dimensionen in Bezug auf die Durchmesser und die Länge der Stacks, die aus Hunderten von Einzelzellen bestehen können. Die Dichtungen spielen dabei eine entscheidende Rolle. Die Effizienz, die Sicherheit und Standzeit des Stacks hängen wesentlich von ihnen ab. Außerdem haben der Wirkungsgrad und die Robustheit des Systems einen hohen Einfluss auf die Kosten des erzeugten Wasserstoffs. Das Setzverhalten und unzureichende Langzeitstabilität (10 Jahre) bei wechselnden Belastungen können zu vorzeitigen Leckagen führen. Die Entwicklung und erste Tests der Stacks werden häufig in kleineren Dimensionen und Stückzahlen durchgeführt. Doch die Skalierung im Durchmesser und später in den Fertigungslosgrößen wird dabei häufig unterschätzt. Die Skalierung der Dichtung auf bis zu 3 m im Durchmesser bewirkt eine erhöhte Temperaturausdehnung und eine Zunahme der Labilität – eine Herausforderung für die Qualitätssicherung und die Logistik. Dazu kommt u.U. die Änderung des Fertigungsprozesses aufgrund stark steigender Stückzahlen. Das bedeutet, dass das gewählte Material auch in hohen Stückzahlen wirtschaftlich verarbeitbar sein muss. All diese Kriterien sollten, wenn möglich, bereits am Anfang der Entwicklung berücksichtigt werden, um die Funktionsfähigkeit der Dichtungen und damit des Stacks zu gewährleisten.