Regenerative Kraftstoffe – Einflussgrößen auf das Korrosionsverhalten von Aluminium in ethanolhaltigen Ottokraftstoffen

Regenerative Kraftstoffe weisen einen großen Stellenwert bei der Umsetzung zur Erreichung von Klimaschutzzielen auf. Neben synthetischen Kraftstoffen sind Biokraftstoffe der sogenannten zweiten Generation – darunter Ethanol aus Zuckerrohr und Weizenstroh – zu nennen. Im Gegensatz zu rein fossilen Kraftstoffen, kann es bei Ethanol-Ottokraftstoff-Blends infolge hygroskopischer Effekte zu einem Wasser- und Ioneneintrag kommen. Dies wiederum begünstigt elektrochemische Korrosion, welche insbesondere an passivierbaren Leichtbauwerkstoffen wie Aluminiumlegierungen eine tiefengerichtete Metallauflösung verursachen und damit die Werkstoffbeanspruchbarkeit eklatant herabsetzen kann.

Auf Basis einer interdisziplinären Betrachtung der physikalischen, chemischen und werkstoffanalytischen Vorgänge wird in dieser Arbeit ein umfassendes Beschreibungsmodell zu den Besonderheiten der Korrosion am Beispiel von Aluminiumwerkstoffen generiert. Mittels statistischer Methoden werden dazu zunächst die Haupt- und Interaktionseffekte der für die Korrosion relevanten Kraftstoffkomponenten anhand ausgewählter Korrosionsmerkmale phänomenologisch charakterisiert. Dies beinhaltet auch die Erstellung eines multivariaten Regressionsmodells. Darauf aufbauend erfolgt eine physikochemische Betrachtung der mikrostrukturellen Phasenzusammensetzung des Kraftstoffs unter Beachtung thermisch-induzierter chemischer Veränderungen. Daraus gelang es, ein umfassendes physikalisches Verständnis über die beobachteten Korrosionsvorgänge abzuleiten. Schlussendlich erfolgte durch Abstrahierung der Ergebnisse in Phasendiagrammen die Schaffung einer Bewertungsgrundlage für die Übertragbarkeit auf zukunftsweisende, synthetische Kraftstoffsysteme.