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 "Li-Five- Fünf-Volt-Lithium-Ionen-Zelle mit hoher Lebensdauer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Li-Tec Battery GmbH durchgeführt. Ziel ist eine Lithium-Ionen-Batteriezelle auf Basis neuartigen nanoskaligen Kompositmaterialien. Hierzu werden Nanopartikel mit einem hohen Anteil an aktiver Oberfläche mit einer zweiten Phase zu einem Nanokomposit verbunden. Die vorgeschlagenen Arbeiten zur Entwicklung von Zellen für Großbatterien gliedern sich in vier Arbeitspakete, die die Ansätze zur Materialentwicklung abdecken. Übergeordnete Arbeiten umfassen die Analytik und den Zellaufbau und -test. Die Projektdauer beträgt vier Jahre. Das Vorhaben ist im Grenzbereich zwischen der Grundlagenforschung und der anwendungsorientierten Industrieforschung angesiedelt. Die Hochskalierbarkeit der verwendeten Herstellungsverfahren wird durch die Erfahrung der Industriepartner sichergestellt. Während am Forschungszentrum die Materialtest in Knopfzellen durchgeführt werden, besteht durch die Beteiligung der Firmen Li-Tec und Litarion der Zugang zur industriellen Zellfertigung.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Das wissenschaftliche Ziel des Verbundprojektes ist es, ein Verständnis des Langzeitverhaltens von Radionukliden in keramischen Endlagerungsmatrizes unter endlagerrelevanten Bedingungen abzuleiten. Innerhalb des Teilvorhabens B werden die am FZJ synthetisierten und mit Eu(III), Am(III) oder Cm(III) dotierten Phosphate am KIT-INE mit Hilfe der TRLFS untersucht. Es werden jeweils Excitation- und Emissionsspektren aufgenommen werden. Ferner wird die Detektion der Emissionslebensdauern die Möglichkeit eröffnen, Aussagen zur Hydratisierung des Lanthanid- bzw. Actinidions zu machen. Dadurch kann zwischen Sorption und Einbau unterschieden werden. Dabei soll der Einfluss der Kristallinität auf die Nahordnung des eingebauten Lanthanids oder Actinids betrachtet werden, um aus den Unterschieden Aussagen zur besseren oder schlechteren Auslaugung der Radionuklide treffen zu können. Ferner wird die Veränderung der Punktsymmetrie der inkorporierten dreiwertigen Ionen mit dem Dotierungsgrad spektroskopisch analysiert werden. Dies wird die Möglichkeit eröffnen, Aussagen zur maximalen Beladung der Keramiken mit Fremdionen zu machen. Ferner werden die in Jülich synthetisierten, dotierten Einkristalle an der Beamline in Argonne untersucht. Mit diesen Röntgenreflektometriemessungen wird die Struktur der Oberfläche der Kristalle bestimmt. Dadurch sollte es möglich sein, Strukturinformationen zu den in die ersten Lagen des Kristalls eingebauten Fremdionen zu erhalten.
Das Projekt "Li-Five: Fünf-Volt-Lithium-Ionen-Zellen mit hoher Lebensdauer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TEMIC Automotive Electric Motors GmbH durchgeführt. Unterstützung der Zellentwicklung durch ein Lebensdauermodell für LiFePO4 und das 5V-Material LiCoPO4, welches mit beschleunigten Test schnell identifiziert werden kann. WP2 Unterstützung bei der Formulierung der Elektroden in der Zellentwicklung der Li-Tec WP3 Festlegen von EoL-Kriterien von Zellen im Beschleunigten Test mit Hinblick auf die Speichersystem Anwendung WP5 Erstellen und Erweitern des Phenomenologischen Alterungsmodells der Zellen. Alterungsmodelle werden in der Systemauslegung von Energiespeichern verwandt. Die Güte des Modells entscheidet über Qualität und Kosten des Batteriesystems im Fahrzeug. Die 5V-Zelle wäre mit einem Zuwachs der Energiedichte von 20 Prozent bis 40 Prozent ein Alleinstellungsmerkmal im Vergleich zum Stand der Technik und zu ausländischen Konkurrenten.
Das Projekt "CIFAR Bio-Inspired Solar Energy: Coherence in the elementary processes of high-efficiency organic solar cells" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Angewandte Photophysik, Professur für Optoelektronik durchgeführt. The key elementary step in organic solar cells is the separation of photogenerated excitons at the interface between donor and acceptor material. The most significant drawback of organic solar cells is the voltage loss which is involved in this step. Thus, it is of key importance to better understand the dynamics of this process. There are many parameters and sub-processes involved, e.g. the influence of the initial photogeneration energy, the detailed influence of the morphology at the interface, and the influence of relaxation into other paths like triplet states. Currently, organic solar cells based on thiophene derivates as donor absorbers deliver the highest efficiencies (12%, Heliatek) so far reported and see first commercialization. Nevertheless, the process of exciton separation is little investigated in particular in these small-molecule systems (much more work has been done for polymer solar cells). The topic of the investigation planned here is the influence of electronic and vibronic coherence on the process of exciton separation in high-efficiency small molecule solar cells.
Das Projekt "CMC-TraTurb - CMC Tragstrukturen im Heißgasbereich von Gasturbinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e.V., Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie durchgeführt. Das Ziel des geplanten Vorhabens besteht darin, für den Einsatz im Heißgaspfad von neuen Gasturbinen (Turbine Center Frame) keramische Faserverbundwerkstoffe (CMC), bei denen SiC-Fasern mit Matrizes auf Basis von SiC verwendet werden, umfassend zu entwickeln Da CMC-Werkstoffe im Anwendungsbereich über 1000 Grad Celsius höhere Bauteil-Lebensdauern als die bisherigen metallischen Werkstoffe versprechen, bieten sie die Chance die Betriebstemperaturen zu steigern bzw. den Gesamt-Kühlluftverbrauch erheblich zu senken. Dies erhöht den Wirkungsgrad des Triebwerks, wodurch Treibstoffverbrauch und Schadstoffemission reduziert werden können. Außerdem wird im Rahmen des Vorhabens für die Integration eines Triebwerkbauteils aus SiC/SiC ein Konzept erarbeitet, um dieses an metallische Nachbarkomponenten anzubinden.
Das Projekt "Li-Five: Fünf-Volt-Lithium-Ionen-Zellen mit hoher Lebensdauer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Merck KGaA durchgeführt. LiIon-Batterien werden als Schlüsseltechnologie für den Markterfolg von Hybrid- und Elektrofahrzeugen angesehen. Allerdings reicht die Energiedichte in Batterien zum längeren rein-elektrischen Fahren noch nicht aus. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen 5V-Lithium-Ion-Zelle für Plug-In und Elektrofahrzeugen, die keine lebensdauerbedingte Einschränkung der Entladetiefe auf wenige Prozent benötigt und eine höhere Energiedichte aufweist. Beides dient der Reichweitenvergrößerung und Kostenreduktion, die zurzeit den Durchbruch elektrischer Antriebe in Straßenfahrzeugen behindern. Die Merck KGaA übernimmt die Aufgabe der Auswahl und elektrochemische Charakterisierung neuer Elektrolytsysteme. Ziel ist es, hochvoltstabile Elektrolyte zu entwickeln, die kompatibel zum 5V Elektrodenmaterial LiCoPO4 sind und so dazu beitragen, Batterien mit einer deutlich höheren Energiedichte zu realisieren. Merck KGaA will sich als Lieferant für patentgeschützte Elektrolytsysteme für Elektrolyte auf dem Weltmarkt positionieren. Das Ziel ist es, am Wachstumsmarkt für Materialien überproportional zu partizipieren.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Gesteinshüttenkunde, Lehrstuhl für Keramik und feuerfeste Werkstoffe durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist es, einen Beitrag zur Aufrechterhaltung und Weiterentwicklung des Kenntnisstandes auf dem Gebiet der Entsorgung radioaktiver Abfälle zu leisten. Es sollen neue Möglichkeiten aufgezeigt werden, die die sichere Entsorgung radioaktiver Abfälle verbessern und ein hohes Sicherheitsniveau auf diesem Gebiet gewährleisten können. Keramische Materialien werden seit Jahrzehnten aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften als erfolgversprechende Alternative zu Borosilicatgläsern als Matrix für die Endlagerung radioaktiver Abfälle diskutiert. Sie besitzen aufgrund ihrer Kristallinität eine um einige Größenordnungen höhere Korrosionsbeständigkeit unter Endlagerbedingungen im Vergleich zu Gläsern. Die Phosphate mit Monazitstruktur und die Zirconate mit Pyrochlorstruktur zeichnen sich durch ihre besonders ausgeprägte Strahlenbeständigkeit aus. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen die technologischen Grundlagen für die Aufbereitung, Formgebung und Sinterung dieser Werkstoffe untersucht werden. Durch eine über die Temperaturführung einstellbare Gefügestruktur können die mechanischen und korrosiven Eigenschaften kontrolliert werden. Auf diese Weise sollen Modelle auf der Grundlage von Struktur-/ Eigenschaftsbeziehungen entwickelt werden, mit denen sich die Vorgänge der Endlagerprozesse auf atomarer Basis beschreiben und sich belastbare Aussagen bezüglich der Langzeitstabilität und des Rückhaltevermögens treffen lassen.
Das Projekt "Li-Five: Fünf-Volt-Lithium-Ionen-Zellen mit hoher Lebensdauer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA), Lehr- und Forschungsgebiet für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung einer neuen Generation von Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte durch Verwendung von 5 V-Materialien. Neben der Materialentwicklung wird im Projekt auch ein systematischer Ansatz zur Modellierung und Prognose der Lebensdauer von Lithium-Batterien entwickelt. Damit soll der Entwicklungsprozess effizienter werden. Die RWTH Aachen wird geeignete Prüfprozeduren definieren, mit denen Lebensdauertests durchgeführt und aus denen Erkenntnisse für die Parametrierung von Alterungsmodellen abgeleitet werden. Es werden systematische Zyklen- und Lebensdauertests durchgeführt. Zwölf Testsysteme kommen zum Einsatz, mit denen insgesamt bis zu 72 unterschiedliche Kombinationen aus Zellen und Betriebsbedingungen geprüft werden können. Auf Basis eines ortsaufgelösten physikalischen Modells wird ein Alterungsmodell entwickelt RWTH Aachen wird die Ergebnisse zur Mehrung der Erkenntnisse im Bereich der Alterungsmechanismen und der Modellierung von Lithium-Ionen-Batterien nutzen. Diese Erkenntnisse werden in weitergehende Projekte als wichtige Basisinformation eingehen. Zudem werden im Rahmen des Projektes Studenten und Doktoranden ausgebildet.
Das Projekt "Li-Five: Fünf-Volt-Lithium-Ionen-Zelle mit hoher Lebensdauer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Süd-Chemie AG durchgeführt. Ziel der Süd-Chemie ist es, LiCoPO4 als Kathodenmaterial mit besonders hoher Energiedichte für den kommerziellen Einsatz in Lithium-Ionen-Fahrzeugbatterien erfolgreich zu entwickeln und zu optimieren. Mit Abschluss des Projektes sollen die technischen Grundlagen für die Planung einer Produktionsanlage ermittelt sein. Basierend auf der bestehenden Entwicklung von LiFePO4 als Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Zellen soll LiCoPO4 als neues Kathodenmaterial hergestellt werden. SC wird in der ersten Hälfte der Projektlaufzeit ein geeignetes Verfahren (Festkörper-, Hydrothermal- oder Fällungssynthese) im Labormaßstab zur Herstellung von LiCoPO4 identifizieren und das so ausgewählte Verfahren danach optimieren. Nach bestandener Überprüfung der Sicherheitstauglichkeit (DSC-TGA) und der grundsätzlichen Leistungsfähigkeit als Kathodenmaterial wird LiCoPO4 im größeren Maßstab (Technikum) synthetisiert und an die Projektpartner zur Herstellung von Zellen und Batterien übergeben werden. Die Qualität wird dabei fortwährend optimiert werden (Partikelgröße, Leitfähigkeit, Verunreinigungen). In der ersten Hälfte der Projektlaufzeit wird SC die Projektpartner außerdem mit LiFePO4 für die Herstellung von Zellen versorgen, um die Alterung von Lithium-Ionen-Zellen studieren und verstehen zu können. Die so erworbenen Erfahrungen werden bei der Entwicklung von LiCoPO4 berücksichtigt werden. Langfristiges Ziel der Süd-Chemie ist es, ihre Position als Batteriematerialien-Hersteller aus Deutschland im Marktfeld der Lithium-Ionen-Batterien weiter auszubauen. LiFePO4 ist bereits ein wichtiger Baustein des strategischen Süd-Chemie-Gesamtprojekts 'Batteriematerialien'. Bei erfolgreicher Entwicklung von LiCoPO4 für Plugin- und Elektrofahrzeuge eröffnet sich für Süd-Chemie ein enormes Marktpotenzial in dem zukunftsweisenden neuen Marktfeld der Hybridfahrzeuge mit größerer elektrischer Fahrreichweite.