Entwicklung einer Anlage zur Ausdehnungsmessung von reaktiven Schüttungen

Kurzfassung

Die Ausdehnung des Metallgitters eines Metallhydrids während der Wasserstoffaufnahme kann zu hohen mechanischen Spannungen auf den mit Hydrid befüllten Speicherbehälter oder Reaktor führen. Diese Kräfte sind in der vorliegenden Arbeit anhand eines Piezoelements näher untersucht worden. Mit Hilfe eines platzsparenden und in unterschiedlichen Bauformen erhältlichen Piezoelements, wurde ein experimenteller Aufbau realisiert der radial auftretende Kräfte auf einen zylindrischen Reaktor während der chemischen Reaktion aufzeichnen sollte. Erste Messungen zeigten bereits eine unerwartete starke Temperaturabhängigkeit des Piezoelements, die auf Grund der exothermen Reaktion berücksichtigt werden musste. Die Kompensation dieses Temperatureinflusses durch eine entsprechende Kalibrierung war daher ein wichtiger Bestandteil der Arbeit. Unter Einbezug der Kalibrierung konnte für jeden Versuch eine Maximalkraft auf die radiale Reaktorwand über die Zeit eines Absorptionsvorgangs gemessen werden. Diese lag bei bis zu 14,6 MPa und damit ca. 2 Größenordnungen über der Belastung der Behälterwand auf Grund des Gasdrucks.