stahlmarkt 3.2016 (März)

64 K Edelstahl
Edelstahl Rostfrei in der
Umwelttechnik
von Ulrich Heubner* und Hans-Peter Wilbert**
Düsseldorf. Bei Edelstahl Rostfrei verfügt man über eine Vielzahl
unterschiedlicher Sorten für mannigfache Anwendungen. Dabei ist
besonders hervorzuheben, dass nichtrostende korrosionsbeständige Stähle
bei anwendungsgerechter Auswahl und Verarbeitung sich inert verhalten,
in der Regel wartungsarm und langlebig sind und in der Umwelttechnik
eine sehr breite Verwendung finden.
Unter den Begriffen Umwelttechnik
oder Umweltschutztechnik versteht man die
technischen und technologischen Verfahren
zum Schutz der Umwelt sowie zur Wiederherstellung
bereits geschädigter Ökosysteme.
Gegenstand der Umwelttechnik sind
insbesondere die Entsorgung, technische
Maßnahmen zum Gewässer-, Boden-, Lärmund
Strahlenschutz, Verfahren zur Verminderung
der Luftverschmutzung sowie Techniken
für die effektive Nutzung erneuerbarer
Energien. Daneben gibt es auch umwelttechnische
Konzepte und Maßnahmen zur
umweltschonenden Produktion, zum Energiesparen
und zur Vermeidung und Verringerung
von Emissionen und Abfällen.
Edelstahl Rostfrei in der
Hochtemperatur-Brennstoffzelle
Brennstoffzellen wandeln chemische Energie
direkt in elektrische Energie um und liefern
bei Betrieb mit Wasserstoff emissionsfrei
Strom für stationäre und mobile Anwendungen.
Unter den verschiedenen Brennstoffzellentypen
hat die Festoxid-Brennstoffzelle
– eine Variante der Hochtemperatur-Brennstoffzellen
– große Bedeutung. Sie besitzt
einen hohen elektrischen Wirkungsgrad und
ist aufgrund der einfachen
Brennstoffaufbereitung nicht
nur für den Betrieb mit Wasserstoff,
sondern auch mit
Erdgas, Synthesegas oder
Dieselkraftstoff geeignet.
In einer solchen Zelle
reagiert der Brennstoff ohne
Verbrennungsprozess mit
dem Sauerstoff, indem Sauerstoffionen
durch eine ke -
ramische Elektrolytmembran
hindurchwandern. Über
einen elektrischen Leiter
kommt es zum Austausch
von Elektronen, die Brennstoffzelle
wird zur Stromquelle. Für die erforderliche
Spannung werden mehrere Zellen
in Reihe geschaltet und mit dünnwandigen
elektrisch leitfähigen Zwischenplatten aus
Edelstahl, den Interkonnektoren, zu sogenannten
Stacks verbunden.
Arbeitstemperaturen zwischen 700 und
900 °C stellen hohe Anforderungen an den
eingesetzten Edelstahl. Dazu zählen hohe
elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit
sowie gute Hochtemperaturfestigkeit,
um die Dicke der Interkonnektoren
möglichst gering zu halten. Vor diesem Hintergrund
wurde der neue ferritische Edelstahl
Crofer ® 22 H entwickelt, der neben dem
Hauptlegierungselement Chrom und geringen
Anteilen an Titan und Lanthan ein exakt
abgestimmtes Verhältnis von Niob, Wolfram
und Silizium enthält. Diese drei Elemente bilden
eine spezielle intermetallische Phase, die
sogenannte Lavesphase, die durch ihre sehr
feine Verteilung eine deut liche Steigerung
der Hochtemperaturfestigkeit bewirkt. Die
Entwicklung von Crofer 22 H schafft damit
eine wesentliche Voraussetzung für die wirtschaftliche
Einführung der klimaschonenden
Festoxid-Brennstoffzellentechnologie.
Edelstahl Rostfrei in der Gewinnung
von elektrischer Solarenergie
Zur Umwandlung der Sonnenenergie in
elektrische Energie ist nicht nur der direkte
Weg der Photovoltaik denkbar, sondern
auch der indirekte Weg über die Gewinnung
von Wärme und deren anschließende
Umwandlung in elektrische Energie. Das
gemeinsame Grundprinzip solarthermischer
Kraftwerke ist die Nutzung konzentrierender
parabolischer Spiegelsysteme. In diesen
wird die Sonnenstrahlung auf einen Em p-
fänger gebündelt. Die Wärmeenergie kann
dann wie in einem konventionellen Kraftwerk
über Dampf- oder Gasturbinen zu
Strom umgewandelt werden.
Für bestehende Parabolrinnenkraftwerke
wird als Wärmeträger zirkulierendes Thermoöl
eingesetzt, das die Wärme abführt und
in einem Wärmetauscher Wasserdampf mit
einer Temperatur von etwa 390 °C erzeugt,
(Foto: Forschungszentrum Jülich)
Interkonnektorplatten aus dem
nichtrostenden, ferritischen,
hitzebeständigen Edelstahl Crofer ® 22 H
für Hochtemperatur-Brennstoffzellen
* Nickel Institute, Werdohl
** Informationsstelle Edelstahl Rostfrei,
Düsseldorf
stahlmarkt 03.2016