2024-08-01  –  2027-07-31

198.769,31 EUR

Forschungszentrum Jülich GmbH - Institut für Energie- und Klimaforschung - Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IEK-1), Jülich, Nordrhein-Westfalen

03EE5178B

Rückverstromung von Wasserstoff und erneuerbaren Gasen/Brennstoffen - Komponentenentwicklung [EA1702]

01266419/1  –  H2BCTurbo - Effekt der H2-Verbrennung auf die thermozyklische Beständigkeit von Wärmedämmschichten im Bereich des Heißgastrakts von Gasturbinen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Die Verbrennung von Wasserstoff in einer Gasturbine wurde als nachhaltige Lösung für die Reduzierung der CO2-Ausstöße identifiziert. Allerdings führt die Verbrennung von reinem Wasserstoff zu einer signifikanten Erhöhung des Wassergehaltes im Abgasstrom, was Konsequenzen für die Korrosion bzw. Oxidation der Komponenten, die der Verbrennungsatmosphäre ausgesetzt sind, hat. Die durch Wasserstoffverbrennung verursachten Veränderungen im Korrosionsprozess und deren Auswirkungen auf die Lebensdauer der Komponenten sind bisher kaum untersucht und stellen den Untersuchungsgegenstand dieses Vorhabens dar. Ziel dieses Vorhaben ist eine systematische Untersuchung der Auswirkungen solcher Änderungen auf die Lebensdauer von Wärmedämmschichtsystemen auf rotierenden und stationären Turbinenkomponenten. Hierfür wurden gemeinsam mit den Industrievertretern 6 relevante Schichtsysteme ausgewählt, die den kommerziell im Einsatz befindlichen Systemen nahekommen bzw. die als vielversprechend für einen Einsatz in hoch wasserdampfhaltigen Atmosphären identifiziert wurden. Diese Schichtsysteme werden sowohl in isothermen als auch in thermozyklischen Oxidationsversuchen einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre bei hohen Temperaturen ausgesetzt und anschließend detailliert mikrostrukturell und hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften charakterisiert. Mit den gewonnenen Erkenntnissen sollen die veränderten Oxidationsmechanismen aufgeklärt und die Grundlagen für eine Adaption von Modellen zur Lebensdauerabschätzung von Wärmedämmschichten an die neuartigen Verbrennungsatmosphären geschaffen werden. Da die Lebensdauermodelle für solche Schutzschichtsysteme oftmals die Basis für die Definition der Instandsetzungsintervalle von modernen Gasturbinen bilden, stellen die gewonnenen Erkenntnisse einen wesentlichen Pfeiler für einen ausfallsicheren einen ausfallsicheren und wirtschaftlichen Betrieb unter den neuen Anforderungen dar.