In Zeiten der Energiewende und Dekarbonisierung spielt flüssiger Wasserstoff für die Luftfahrt eine entscheidende Rolle. Ein bedeutender Aspekt hierbei ist die Speicherung von Wasserstoff unter extremen kryogenen Bedingungen. Dies stellt die Wissenschaft vor erhebliche Herausforderungen, insbesondere wenn es darum geht, einzelne Komponenten eines leichtbaugerechten Tanksystems in Faserverbundbauweise miteinander zu verkleben.
Die Herausforderung: Kryogene Bedingungen und Klebstoffe
Die Wissenschaftler des Instituts für Systemleichtbau widmen sich intensiv dieser Problematik. Das Verhalten von Klebstoffen bei Temperaturen von -196 °C ist weitgehend unerforscht. Ein tiefes Verständnis und verlässliche Kennwerte sind jedoch essentiell für die Konstruktion und Auslegung solcher Tanksysteme. Doch genau hier liegt die Herausforderung: Es ist äußerst schwierig, exakte Messwerte unter diesen extremen Bedingungen zu erhalten.
Messen unter extremen Bedingungen
Eine Herausforderung ist die Messung der Dehnungen im Material, die im Mikrometerbereich stattfinden. Bei solch extrem niedrigen Temperaturen kommt es zu einer Kaltversprödung, was die Messungen zusätzlich erschwert. Zudem überlagern sich verschiedene physikalische Phänomene, welche die Messergebnisse beeinflussen. So müssen beispielsweise für die Messungen mit faseroptischen Sensoren im kryogenen Bereich Temperaturkompensationskurven experimentell bestimmt werden, um thermo-optische Effekte in der Messung zu kompensieren.
Innovative Messmethoden
Die Klebfachgruppe des DLR-SY entwickelt daher spezielle Messmethoden, um unter diesen extremen Bedingungen reproduzierbare und verlässliche Werte zu erhalten. Diese Methoden müssen nicht nur die Vereisung der Prüfanlagen und das Sieden des Umgebungsmediums berücksichtigen, sondern auch die mikrometergenauen Längenmessungen ermöglichen.
Parallel zu den experimentellen Untersuchungen werden Simulationen durchgeführt, die helfen, die Ergebnisse zu validieren und zu bestätigen. Diese Kombination aus praktischen Tests und theoretischen Modellen ist entscheidend, um die Eigenschaften der Klebstoffe unter kryogenen Bedingungen präzise zu bestimmen.
Fazit
Die Erforschung der Materialeigenschaften von Klebstoffen bei -196 °C ist ein komplexes, aber notwendiges Unterfangen für die Zukunft der Wasserstoffspeicherung in der Luftfahrt. Die Arbeit der DLR-Wissenschaftler in Braunschweig ist ein bedeutender Schritt in diese Richtung, um die Dekarbonisierung voranzutreiben und innovative, nachhaltige und ressourceneffiziente Lösungen zu entwickeln. Die Entwicklung präziser Messmethoden und die Kombination mit Simulationen sind dabei entscheidend, um die Herausforderungen der kryogenen Bedingungen zu meistern und zuverlässige Daten zu erhalten.
