Werkstoffliche Grundlagenuntersuchungen für den Einsatz von regenerativem Wasserstoff bei der Herstellung von Sekundäraluminium (H2-Alu)
H2-Alu untersucht die Auswirkungen der Wasserstoffnutzung bei der Sekundär-Aluminiumherstellung. Durch Einsatz von grünem Wasserstoff sollen CO2-neutrale Technologien geschaffen werden.
Aluminium ist mit seinen zahllosen Einsatzgebieten das neben Eisen und Stahl industriell wichtigste Metall. Es wird zum Beispiel vielfach in Fahrzeugen oder für Verpackungen eingesetzt, ist aber auch ein wichtiges Material für Anwendungen im Gebäudebereich oder im Maschinenbau. Das übergeordnete Ziel des Projekts H2-Alu besteht in der Senkung der CO2-Emissionen während der Herstellung und Verarbeitung von Sekundäraluminium, bei denen Aluminiumschrotte wieder eingeschmolzen und zu Aluminiumprodukten verarbeitet werden. Dieses Ziel soll durch den kombinierten Einsatz von grünem Wasserstoff als Ersatz für Erdgas und der Sauerstoff-Anreicherung in der Verbrennungsluft eines Schmelzofens erreicht werden. Bislang sind Aluminium-Schmelzöfen auf den Einsatz fossiler Brennstoffe angewiesen, um die erforderliche Prozesswärme aufzubringen. Das Einschmelzen mit Hilfe von Strom ist mit hohen Kosten verbunden und weist zudem hohe Qualitätsanforderungen an die einsetzbaren Schrotte auf. Diese können von einem Großteil des verfügbaren Sekundärmaterials nicht erfüllt werden.
Die grundlegend bekannte Wechselwirkung von Wasserstoff und Aluminium kann nachteilige Auswirkungen auf die Qualität der zu fertigenden Gussteile haben. Deshalb untersucht das Projekt H2-Alu, ob die geplante Wasserstoff-Zumischung im Brenngas zu einer Beeinträchtigung der Schmelze- und Gussteilqualität führt. Die zentralen Fragen umfassen neben der Analyse der auftretenden Auswirkungen auf die Produktqualität auch die Entwicklung von Kompensationsmaßnahmen zur Erhaltung der derzeit erzielbaren Aluminiumqualitäten. Dazu sollen werkstoffwissenschaftliche Grundlagenuntersuchungen entlang einer realen Herstellungskette für Sekundär-Aluminiumprodukte anhand umfassender Laboruntersuchungen (Metallographie, Computertomographie, Härtemessung, Zugversuch, Schmelzgasextraktion, etc.) durchgeführt werden. Ein zu entwickelndes Simulationswerkzeug soll den Wasserstoff-Einfluss auf den Werkstoff Aluminium während des Herstellungsprozesses berücksichtigen und die Auswirkungen prognostizieren.
Das BMBF fördert H2-Alu aus der Fördermaßnahme KlimPro mit rund 659.000 Euro.
Projektleitung
Dr. Anne Giese
Gas- und Wärme-Institut Essen e. V.
Hafenstr. 101
45356 Essen
Tel.: 0201 3618-257
E-Mail: anne.giese@gwi-essen.de
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