Mehr Sicherheit für Wasserstoff-Technologien
Ein explosionsgeschütztes 3D-Endoskop für die Prüfung und Wartung von Wasserstofftanks und -leitungen.
Wasserstoff-Technologien bergen nicht unerhebliche Risiken. Denn zusammen mit Luft bildet Wasserstoff ein explosives Gemisch: Bereits winzige Funken reichen aus, um Explosionen auszulösen. Das schränke den Einsatz von Wasserstoff aktuell noch erheblich ein, erläutert Christian Franke vom Institut für angewandte Optik und Biophysik der Uni Jena.
Ein Team um Franke und Andreas Stark hat es sich in einem Verbundprojekt zur Aufgabe gemacht, die zur Prüfung und Wartung von Wasserstofftanks und -leitungen notwendige Messtechnik so sicher zu machen, dass dabei keine Funken entstehen können. Das Projekt „3D-Vermessung durch explosionsgeschützte Endoskopie mit strukturierter Beleuchtung“, kurz 3D-Vens, wird in den kommenden drei Jahren mit insgesamt etwa drei Millionen Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Neben dem Team der Uni Jena sind Forscher des Fraunhofer-Instituts für angewandte Optik und Feinmechanik sowie drei Wirtschaftsunternehmen Teil des Konsortiums, welches Anfang Juli die Arbeit aufgenommen hat.
Ziel ist es, innerhalb der nächsten drei Jahre einen Endoskop-Demonstrator zu bauen, der neben dem Explosionsschutz weitere Aspekte vereint, etwa die Verwendung von Miniaturoptiken und Multikernfasern sowie eine neuartige 3D-Messmethode. Das Besondere an diesem integrierten Ansatz ist, dass der Messkopf selbst – der in Kontakt mit Wasserstoff kommen könnte – keine elektronischen Bauteile enthält, die Funken bilden könnten und damit die Explosionsgefahr minimiert wird.
Um sich ein dreidimensionales Bild von den untersuchten Objekten machen zu können, werden im Endoskop mittels strukturierter Beleuchtung Muster erzeugt und diese nach der Wechselwirkung mit dem Objekt über ein separates Faserbündel aus dem System herausgeführt. „Erst dort erfolgt die elektronische Verarbeitung zu einem Bild“, sagt Franke. Verwendet werden Multikernfasern – das sind Bündel aus bis zu zwölf Einzelfasern, die jeweils 150 Mikrometer Durchmesser aufweisen. „Wir können jede Faser separat ansteuern und dadurch eine hohe räumliche Auflösung und Tiefenschärfe erzielen“, so der Forscher. Bis zu hundert Mikrometer kleine Details, lassen sich mit einem solchen Endoskop in Echtzeit abbilden und ohne dass davon Explosionsgefahr ausgeht.
U. Jena / RK
