Wasserstoff und Sicherheit

Wenn über die Sicherheit von Wasserstoff diskutiert wird, kommt häufig das Abbrennen des Zeppelins in Lakehurst oder die Knallgasreaktion im Chemieunterricht zur Sprache. Beides wird als Beispiel für die Gefährlichkeit bei der Nutzung von Wasserstoff genutzt. Bei genauerer Betrachtung ist die Situation allerdings etwas komplexer, und die Fragestellung zur Sicherheit von Wasserstoff muss detaillierter betrachtet werden. Dabei sind im Wesentlichen drei Themenkomplexe von Bedeutung.

Wasserstoff ist brennbar

Diese Feststellung ist eigentlich selbstverständlich, denn sonst wäre Wasserstoff als Energieträger nicht zu gebrauchen. Die Brennbarkeit führt aber auch dazu, dass Gemische von Wasserstoff mit Sauerstoff oder Luft explosiv sein können. Dieses Verhalten zeigen aber andere brennbare Gase wie Methan, Propan oder Butan in ähnlicher Weise. Entscheidend ist beim Wasserstoff nur, dass in diesem Fall die Zündenergie sehr niedrig ist, und sich die Zündfähigkeit des Gemisches über einen sehr weiten Konzentrationsbereich erstreckt. Diesem Gefährdungspotential kann man technisch dadurch begegnen, dass man über eine entsprechende Sensorik und Aktuatorik eine ungewollte Zündung ausschließt und bei einer Leckage rechtzeitig abschaltet. Die Verfahren dazu sind technisch bekannt und erprobt und stehen für jederlei Anwendung zur Verfügung.

Wasserstoff ist das kleinste aller Atome bzw. Moleküle

Wasserstoff hat eine besonders geringe Viskosität und damit eine sehr hohe Leckrate. Im Falle der Diffusion in andere Gase führt dieses Verhalten des Wasserstoffs zu einer zusätzlichen Sicherheit, da der Wasserstoff äußerst schnell nach oben diffundiert und sich verflüchtigt. Im Falle der Diffusion in Festkörper kann der Wasserstoff in vielen Fällen zur Versprödung führen, auch in Stählen. Es gibt aber auch Wasserstoff resistente Werkstoffe (im Falle von Stählen: dehnungsstabile Austenite) oder auch Wasserstoff resistente Kunststoffe. In diesen Fällen ist die Sicherheit des Wasserstoffs durch die Auswahl der geeigneten Werkstoffe gegeben. Diese Werkstoffe sind in Normen und Zulassungsbedingungen beschrieben und ihr Einsatzbereich ist definiert, sodass auch in diesem Fall die Sicherheit gewährleistet ist.

Spezielle Fragen der Speichertechnik

Für die technische Nutzung muss der Wasserstoff gespeichert werden. Dazu gibt es zurzeit zwei Möglichkeiten: Kompression und Verflüssigung. Im Falle der Kompression steht der Werkstoff bei hohen Drucken unter sehr hoher Spannung. Im Automobilbereich geht der Betriebsdruck bei PKWs bis zu 700 bar. Dabei werden Kohlefaserverbundwerkstoffe mit einem Wasserstoff resistenten Liner eingesetzt. Dieses Verfahren ist heute Stand der Technik, und die Verfahren zur Speicherherstellung sind bekannt und zertifiziert. Beim flüssigen Wasserstoff werden sehr tiefe Temperaturen bis zu minus 250°C erreicht. Bei diesen Temperaturen verspröden allerdings viele Werkstoffe. Aber es gibt auch Werkstoffe, die dafür geeignet sind. Ausgehend von der Weltraumfahrt sind diese Techniken genauestens untersucht worden. Sie sind heute mit einem hohem Sicherheitsstandart verfügbar.

Mehr Informationen

Für alle Anwendungen des Wasserstoffs, insbesondere der Mobilität, ist die Sicherheit durch viele Vorschriften, entsprechende Experimente und Nachweise gewährleistet.
Details dazu finden sich in der entsprechenden Fachliteratur und in einer Broschüre des DWV - Deutscher Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband e.V. verfügbar hier:

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