Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICTHochtemperaturwerkstoffkonzepte für eine nachhaltige, dekarbonisierte Energietechnik
Die Erhöhung des Wirkungsgrades durch höhere Betriebstemperaturen in innovativen und nachhaltigen Energieumwandlungsprozessen ist ein bedeutender Schlüssel zur Steigerung der Ressourceneffizienz. Daraus ergibt sich eine Beanspruchung der Werkstoffe, die eine Entwicklung neuer Werkstoff- und Fertigungskonzepte erforderlich macht.
Zuverlässige nachhaltige Energieumwandlungsprozesse durch leistungsfähige Hochtemperaturwerkstoffe
Für die Vollendung der Energiewende sind innovative neue Hochtemperaturwerkstofflösungen und Fertigungstechnologien für die überwiegende Zahl von Energieumwandlungstechnologien unabdingbar. Das Verbundprojekt hat zum Ziel, durch angewandte Materialforschung signifikante Beiträge zur CO2-Reduktion, Ressourceneinsparung und Effizienzsteigerung von Anlagen und Prozessen zu liefern. Es werden drei Bereiche adressiert: Solarthermie, Hochtemperaturelektrolyseur und Wasserstoffturbine. In der Solarthermie werden Sonnenstrahlen über Spiegelsysteme fokussiert und erhitzen geschmolzene Salze, mit deren Hilfe die Wärme zu einer Dampfturbine transportiert wird. Dabei werden die Solar-Receiver, die Rohrleitungen, Pumpen, sowie die Speichertanks durch die Korrosion in den geschmolzenen Salzen bei Temperaturen von 350 °C bis 550 °C besonders beansprucht.
Kostengünstige Aluminid-Diffusionsschichten für Wärmespeichertanks und Rohrleitungen aus ferritischen Stählen werden erforscht, um Korrosionsschutz sowie Potenzial für höhere Betriebstemperaturen zu erreichen. Die Hochtemperaturelektrolyse ist eine vielversprechende Technologie zur Herstellung von grünem Wasserstoff. Innovative und kostengünstige Beschichtungen für Interkonnektoren aus ferritischem HT-Edelstahl gegen Korrosion und Abdampfung flüchtiger, toxischer und funktionsstörender Chrom-(VI)-Spezies werden erforscht und weiterentwickelt. MoSiB-Legierungen für Wasserstoffturbinen werden für höchste Anwendungstemperaturen über 1300 °C untersucht. Diese werden über pulver metallurgische Verfahren hergestellt, sowohl druckunterstützte Sinterver fahren als auch SEBM werden eingesetzt. Gleichzeitig wird die Umformung von Formteilen mit tribologischer und prozesstechnischer Optimierung erforscht.
