Das Projekt "Development of ceramic oxide fuel cell (SOFC) for power" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Objective: Design concept and development of a large surfaced sofc consisting of a yttria stabilized zirconia electrolyte with electrodes on both sides and a corrugated structured bipolar plate. Because of using a metallic bipolar plate (which has to ensure besides the cells connection also the transport and distribution of gases) the cell operating temperature should be 900-950 celsius degree. The electrode material will also be suited to this temperature range. General information: within the contract en3e-0180-uk managed by imperial college and entitled 'fabrication and evaluation of small (100w) sofc reactors', sofc stocks will be built up and tested. The main differences (cell construction operating temperature, material of bipolar plate, test conditions) between the Siemens and the IC. Contracts are well defined. This work programme includes the development of a new corrugated structured sofc from the concept up to the test of one single or several cells. Main points are the preparation of thin, solid and mechanic stable electrolyte foils, the optimization of electrodes with respect to conductivity and pore structure (adaptation to the relative low temperature range of 900 - 950 celsius degrees) and the development of a bipolar plate, which ensures the mechanical stability of the electrolyte and the gas distribution. A wide-spread technical knowledge in the field of electro ceramics, bonding technique and electrochemics is available at Siemens. In addition all essential equipment and tools for preparation of defined porous structures etc. And for the analysis and characterization of materials are existing. Achievements: Siemens is proposing a new planar concept with metal separator plate for the ceramic oxide fuel cell (SOFC) reactor. Main goal of the preparation phase was the development of single SOFC cells with internationally comparable power data. The development of the ceramic compounds and the metal separator plate for the planar Siemens SOFC concept can be summarized as follows: manufacture of electrolyte bulk material by the mixed oxide process as well as from chemically prepared YSZ materials (FSZ and PSZ); physicochemical characterization of these electrolyte specimens; sintering studies with various tape casted electrolyte materials; development of a sintering process for a flat plate electrolyte with dimensions 100 x 100 x 0.15 mm(3); manufacture of cathode bulk material in the system La(1-u)Sr(u)Mn(1-x)Co(x)Mn03 by the mixed oxide process; physicochemical characterization of these cathode specimens; manufacture of anode bulk material of 10 to 100 per cent nickel content by the mixed oxide process; physicochemical characterization of these anode specimens; development of a screen printing technique for electrodes; manufacture of ceramic trilayers by tape casting screen printing; design and construction of a bench cell testing facility; bench cell testing of ceramic trilayers with various anode compositions; selection of ...
Das Projekt "Entwicklung eines Bio-Elektro-Verfahrens zur in-situ Sanierung von LCKW-Schäden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Stimulation des biologischen Schadstoffabbaus durch die Einbringung von Elektroden. Die Verfahrensentwicklung erfolgt modellhaft für LCKW-Kontaminantionen. Zur Stimulation des mikrobiologischen Abbaus sollen die Auxiliarsubstrate H2 und O2, bzw. Fe(III), erstmalig elekrochemisch in-situ durch Wasserelektrolyse, bzw. anodische Eisenauflösung, erzeugt werden.
Das Projekt "BCT - Battery Cell Technology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, MEET Batterieforschungszentrum durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist es Hürden abzubauen, die eine Zellproduktion in Deutschland hemmen. Dafür müssen die Produktionskosten gesenkt und die Energiedichte der Batteriezellen erhöht werden. Ein neues Zelldesign mit Festkörperelektrolyt zusammen mit innovativen Produktionstechnologien wird evaluiert. Festkörper Lithium Ionen Batterien eignen sich für dieses Vorhaben im Besonderen, da durch den Einsatz von festen Elektrolyten metallisches Lithium auf der Anodenseite möglich wird und die Energiedichte der Zellen enorm steigt. Gleichzeitig entfallen bei diesem Zelldesign kosten- und zeitintensive Produktionsschritte wie das Befüllen der Zellen mit flüssigem Elektrolyt und das Formieren. Die größte Herausforderung auf Zellebene wird sein, die verschiedenen Festkörperionenleiter und Aktivmaterialien so zu kombinieren, dass Grenzflächeneffekte minimiert und gleichzeitig die mechanische Integrität über die Lebensdauer erhalten bleiben. Die Produktionsverfahren müssen so optimiert werden, dass ein Hochskalieren der Prozesse möglich wird und nicht ein Multiplizieren von teuren kleinen Anlagen nötig bleibt. Das Gesamtvorhaben unterteilt sich in mehrere Arbeitspakete, von denen je drei APs sich mit speziellen Fragestellungen an die einzelnen Zellkomponenten (Li-Metall-Anode, Hochvolt&Co-arme Kathode, Festkörperionenleiter Elektrolyt), drei APs die sich mit kritischen Produktionsprozessen (Drucken, Trocknen, Trockenbeschichten) und ein AP mit dem Demonstratoraufbau beschäftigen. Continental bearbeitet diese Themen zusammen mit Partnern aus der chemischen Industrie, dem Maschinen- und Anlagenbau sowie mit Instituten und Universitäten. Continental als potentieller zukünftiger Anwender beteiligt sich an allen APs mit einem konkreten Beitrag. Auf Designebene werden konkrete Vorgaben für das Zelldesign erstellt, um sicher zu gehen, dass eine automotive taugliche Zelle entsteht.
Das Projekt "Stabile Anoden für Lithium-Schwefel-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, die Kooperation der Fraunhofer IWS Gruppe mit der Gruppe von Prof. Gleb Yushin (Georgia Institute of Technology) auszubauen, um neue Wege der Materialentwicklung für zyklenstabile Li-S-Batterien zu beschreiten. Der neue wissenschaftliche Ansatz beinhaltet die Bereitstellung neuartiger Hardcarbon-Anoden für die Li-S-Zellen. Es wird dabei eine Materialstruktur angestrebt, die die Ausbildung einer stabilen Elektrolyt/Anoden-Grenzschicht erlaubt. In Kombination mit porösen Kohlenstoff/Schwefel-Nanokomposit-Kathoden werden Vollzellen mit drastisch erhöhter Zyklenfestigkeit erwartet. So könnte erstmalig eine Li-S-Zelle mit hoher Energiedichte entstehen, die unter anwendungsrelevanten Bedingungen auch nach über 1.000 Zyklen noch größer als 80 % ihrer Ausgangskapazität aufweist. Gemessen an aktuellen Veröffentlichungen entspräche dies einer Steigerung der Zyklenfestigkeit um mehr als das fünffache. Im Rahmen dieses Vorhabens soll zu diesem Ansatz eine erste Versuchsreihe durchgeführt werden. Diese beinhaltet Materialsynthesen, den Aufbau von Testzellen, deren Untersuchung und die Charakterisierung der auf Kathoden- und Anodenseite eingesetzten Materialien durch einen Doktoranden des Fraunhofer IWS im Vorfeld sowie während eines Gast-Aufenthaltes in den USA. Im Anschluss an den Gastaufenthalt folgen Langzeitmessungen und deren Auswertung. Die Ergebnisse werden im Rahmen eines internationalen Workshops vorgestellt und diskutiert.
Das Projekt "Entwicklung eines Stickstoffdetektors zur Überwachung des Anodenabgases von PEM-Brennstoffzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Metallgewinnungselektrolyse bei Stromdichte im kAm2-Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lurgi Metallurgie durchgeführt. Durch Anwendung eines bipolaren Elektrodenaufbaus und dimensionsstabiler Anodenbeschichtung lassen sich bei der Metallgewinnungselektrolyse betraechtliche Einsparungen im Energieverbrauch erzielen. Voraussetzung dafuer ist ein neues Zellendesign, das sich durch eine wesentlich hoehere Stromdichte auszeichnet. Seit einigen Jahren wird eine solche Elektrolysezelle von LURGI entwickelt. Ohne externe Massnahmen zur Verbesserung der Elektrolytkonvektion konnte bei gleichbleibendem spezifischem Energieverbrauch die Arbeitsstromdichte von heutzutage 200 A/m2 auf ueber 2000 A/m2 erhoeht werden. Bei der Kupfergewinnungselektrolyse ist im Stromdichtebereich von 1200 bis 1400 A/m2 eine Senkung des Energieverbrauchs um IO bis 30 Prozent machbar. Eine deutliche Reduzierung sowohl der Investitions- als auch der Betriebskosten ist erreichbar. Im Rahmen des beantragten Vorhabens sollen diese Ergebnisse unter Produktionsbedingungen durch weitere Versuche verifiziert werden. Ausserdem sind Arbeiten geplant, die als Basis fuer die Entwicklung einer Demonstrations-Elektrolysezelle dienen sollen.
Das Projekt "HochEnergieMaterialien kosteneffizient und ökologisch prozessiert; Teilvorhaben: Kontinuierlicher Prozess zur Extrusion wasserbasierter C/Si-Pasten als Beschichtungsmaterial für Anoden in Hochenergie-Lithium-Ionen-Zellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Volkswagen AG durchgeführt. Reichweite, Schnelladefähigkeit, Lebensdauer und Kosten von aktuellen Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen decken sich derzeit nur teilweise mit den Anforderungen der Nutzer und stellen daher Hemmnisse für die Elektromobilität dar. Daher ist es wichtig, diese Anwendungseigenschaften deutlich zu verbessern und die Kosten weiter zu senken. Die genannten Eigenschaften lassen sich mit neuen sogenannten Hochenergie-(HE-)Materialien wie Silicium-Kohlenstoff-Kompositen in der Anode und Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Materialien (NMC), die besonders reich an Lithium sind, in der Kathode erreichen (vgl. Forschungsfeld Hochenergie- und Hochleistungsbatteriesysteme). Mit neuen Fertigungsprozessen, die auf energieintensive und somit teure Schritte verzichten oder den Herstellungsprozess wesentlich verkürzen, lassen sich die Produktionskosten stark senken. Hier setzt das Projekt HEMkoop an. Das Ziel ist es, eine Hochenergie-Batteriezelle zu entwickeln, in der alle Materialien und Komponenten genau aufeinander abgestimmt sind. Durch verbesserte Rezepturen und Prozesstechnologien soll die Lebensdauer weiter gesteigert werden. Dabei kommen sogenannte Komposite zum Einsatz. Diese Verbundmaterialien sind Stoffe, die aus einem Matrix- und einem Füllstoffmaterial bestehen und im Verbund Eigenschaften besitzen, die sich von denen der Grundbestandteile wesentlich unterscheiden. Im Projekt soll ein Prozess zur Verarbeitung der Hochenergiematerialien zu Komposit-Partikeln sowie deren Verarbeitung zu Elektroden untersucht werden. Dabei sollen alle Schritte so konzipiert werden, dass sie sich später auch leicht im industriellen Maßstab einsetzen lassen. Durch die Komposit-Partikel können zwei Prozessschritte in der Elektrodenfertigung, die Dispergierung und die Beschichtung, zeitlich und örtlich voneinander getrennt werden. Dann können die Partikel - anders als zuvor - alterungsfrei aufbewahrt werden. Somit soll eine robuste und massentaugliche Produktion ermöglicht werden. Folglich kann eine völlig neue Prozesskette zur Elektrodenherstellung umgesetzt und demonstriert werden, die zu kürzeren Herstellzeiten und deutlich reduzierten Kosten führen soll. Die Projektpartner rechnen mit geringeren Investitionskosten, 60 Prozent weniger Energie- und 60 Prozent weniger Flächenbedarf. Die Technologie soll zudem für Polymerelektrolyte- und, nach geringen Anpassungen, auch für sogenannte Festkörper-Elektroden anwendbar sein. Sollten sich diese Technologien einmal durchsetzen, können in Zukunft große Änderungen in der Prozesstechnik vermieden werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Kontaminationseffekte und Sensortests" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Erstes Projektziel ist, das Schädigungspotenzial durch Korrosionsprodukte sowie Verunreinigungen im Wasserstoff für Membran und Anode zu untersuchen. Auf Basis dieser Erkenntnisse zur Membranschädigung sollen chemisch stabilere Membranen entwickelt und getestet werden. Ein weiteres Projektziel ist die Entwicklung eines Sensorsystems, welches direkt an der Tankstelle die Qualität des Wasserstoffs überwacht bzw. mögliche Kontaminationen detektiert. Das Projekt HAlMa gliedert sich in die drei Arbeitsschwerpunkte: Kontaminationseffekte (Kontamination durch Korrosion und Wasserstoff-Kontamination), Membranentwicklung und H2-Qualitätsüberwachung.
Das Projekt "Entwicklung von stabilen Elektroden fuer die Aluminium-Schmelzflusselektrolyse zur Energieeinsparung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von W.C. Heraeus, Bereich Chemie durchgeführt. Das Vorhaben befasst sich mit der Entwicklung neuartiger, stabiler, sauerstoffentwickelnder Anoden fuer die Aluminium-Schmelzflusselektrolyse, die die in der Hall-Heroult-Elektrolyse gebraeuchlichen Kohleanoden ersetzen sollen. Die Entwicklungsarbeiten werden sich konzentrieren auf die Auswahl eines geeigneten Substratmaterials, das den hohen Badtemperaturen widersteht und ggf durch besondere Schichten zwischen Basis und Aktivierung gegen Korrosion geschuetzt wird, das Design und die Fertigung der Elektrodenstruktur, wobei eine rasche Abloesung der gebildeten O2-Gasblasen gewaehrleistet sein muss, und eine geeignete Beschichtungstechnik zur Realisierung des Schichtaufbaus, wobei in erster Linie thermische Spritzverfahren zum Einsatz kommen sollen. Mit Hilfe dieser stabilen Elektroden liessen sich betraechtliche Mengen der zur Erzeugung von Aluminium notwendigen elektrischen Energie einsparen und die mit dem Hall-Heroult-Prozess derzeit verbundenen Umweltbelastungen signifikant verringern.
Das Projekt "Schichtstrukturen für Brennstoffzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Institut für Chemie und Biochemie durchgeführt. Neue Anodenmaterialien zur katalytischen Umsetzung von kohlenstoffhaltigen Brenngasen in Brennstoffzellen.
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| Förderprogramm | 17 |
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