Ein Wasserstofftank ist ein Kanister zur Speicherung von komprimiertem Wasserstoff. Wasserstofftanks vom Typ IV sind ein wesentlicher Bestandteil von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen. Solche Fahrzeuge können an Wasserstofftankstellen betankt werden. Komprimierter Wasserstoff wird als alternative Brennstoffquelle zu Öl und anderen fossilen Brennstoffen verwendet. Dies hat die Gasspeicherung zu einem wichtigen Bestandteil der Entwicklung der Technologie gemacht.
Wasserstoff kann in gasförmiger und flüssiger Form gespeichert werden. Wissenschaftler hoffen, flüssigen Wasserstoff als Treibstoff für die Weltraumforschung nutzen zu können. Das Problem bei der Speicherung von flüssigem Wasserstoff besteht darin, dass er einen Siedepunkt von -423.188 Grad Celsius hat. Um ihn flüssig zu halten, muss Wasserstoff unter extrem kalten Bedingungen gespeichert werden. Dies erfordert Kryotechnik, verbraucht viel Energie und ist teuer in der Herstellung.
Die Speicherung von gasförmigem Wasserstoff ist viel einfacher. Ein Wasserstofftank funktioniert, indem er komprimierten Wasserstoff unter Druck speichert. Ein Fahrzeug erfordert, dass Wasserstoff bei 350 und 700 bar oder 5,000 und 10,000 psi komprimiert wird. Bar ist ein metrisches Maß für den Druck, der auf dem Standard-Atmosphärendruck auf Meereshöhe basiert. PSI ist die Abkürzung für Pfund pro Quadratzoll und ist ein imperiales Maß, das auf dem Druck basiert, der von einem Pfund Gewicht auf einen Quadratzoll ausgeübt wird.
Es gibt vier Grundtypen von Wasserstofftanks. Sie unterscheiden sich darin, woraus sie bestehen und welchen Belastungen sie standhalten. Sie neigen dazu, Metalle wie Magnesiumhydrid oder Natriumaluminiumhydrid zu verwenden. Mehrere Typen werden mit Kompositen gemischt oder, im Fall des IV-Modells, alle aus Kompositen hergestellt.
Der Wasserstofftank vom Typ I ist ein Metalltank. Die Aluminiumvariante hat einen Arbeitsdruck von 175 bar oder 2,538 psi. Die Stahlvariante arbeitet bei 200 bar oder 2,900 psi.
Tanks vom Typ II bestehen aus Metall, das von einem Filamentzylinder umgeben ist. Der Aluminium-Glas-Tank arbeitet mit 263 bar oder 3,814 psi. Der Stahl-Kohlenstoff-Tank hat einen Arbeitsdruck von 299 bar oder 4,336 psi.
Verbundmaterialien, die einen Metallliner umgeben, bilden Typ III. Die Verbundwerkstoffe bestehen aus Materialien wie Aramid und Glasfaser. Das Fiberglas-Modell hat einen Normaldruck von 305 bar oder 4,423 psi, während die Aramid-Version mit 438 bar oder 6,352 psi arbeitet.
Ein Wasserstofftank vom Typ IV ist ein rotationsgeformter Tank aus Verbundwerkstoffen wie Kohlefaser mit einer Polymerauskleidung. Sie haben einen Arbeitsdruck von 661 bar oder 9,586 psi. Der Typ IV wird am häufigsten in Fahrzeugen wie Autos und Wasserstoffspeicher-Lastwagen gefunden.
Alle Wasserstofftanks erfordern umfangreiche Tests, um sicherzustellen, dass sie sicher im Gebrauch sind. Der Wasserstofftank wird auf vier Arten getestet. Der Brusttest verwendet den doppelten normalen Arbeitsdruck, um zu sehen, wann der Tank aufbricht, während der Prüfdrucktest untersucht, wie der Tank mit dem 1.5-fachen des normalen Drucks zurechtkommt. Der Tank wird auch langfristig auf Ermüdung und Dichtheit getestet.