Wasserstoffdrucktanks sind als Energiespeicher ein Grundbaustein für zukünftige
Antriebstechnologien. Entsprechende Druckbehälter stellen zweierlei Grundanforderungen an das Material für die Tankhülle. Es muss die mechanische
Belastung durch den Innendruck aushalten und die Dichtheit gegen Gasaustritt
gewährleisten. Konventionell gebaute Wasserstoffdrucktanks bestehen aus einer
zweischichtigen Struktur: einer innenliegenden isotropen Isolierschicht (Liner),
um den Austritt von Wasserstoff zu verhindern, und einer lasttragenden Außenschicht aus Faserverbundmaterial, um die hohen Innendrücke auszuhalten. Eine
gute Möglichkeit bisher ungenutzte Leichtbaupotenziale zu erschließen, stellt
dabei die Fusion beider Aufgaben in einer Schicht dar. Durch neue FaserverbundTankkonzepte ohne Liner soll das lasttragende Laminat zusätzlich die Funktion
der Abdichtung gewährleisten. Hieraus resultiert für die Auslegung die besondere
Herausforderung, den Gasaustritt durch die Diffusion von Wasserstoff durch das
Faserverbundmaterial berechnen zu können. Kohlenstofffasern weisen beispielsweise einen deutlich höheren Permeationswiderstand auf als Epoxidharz. Um die
Permeation des Gases berechnen zu können, ist diese Heterogenität des Verbunds
mit angepassten Methoden zu berücksichtigen. Die resultierende Permeabilität
für das zweiphasige Verbundmaterial liegt dabei zwischen den theoretischen
Ober- und Untergrenzen, die durch die jeweiligen Einzelmaterialien gegeben sind.
Der Faservolumengehalt ist der bestimmende Parameter, welcher die Permeabilität des Faserverbunds definiert. Aufgrund der heterogenen Zusammensetzung
einer Laminatschicht ist die Diffusion zusätzlich abhängig von der aus Fasern und
Matrix gebildeten Mikrostruktur und ist daher mit zu
berücksichtigen
