Das Projekt "Storage of hydrogen in hydrides" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik durchgeführt. Hydrogen is the ideal synthetic fuel to convert chemical energy into electrical energy or into motive power because it is light weight, highly abundant and its oxidation product is vapor of water. Thus its usage helps to reduce the greenhouse gases and it conserves fossile resources. There is even a clean way to produce hydrogen by electrolysis of water by means of photo voltaics (SvW06, VSM05, PMM05). There are various possibilities to store the hydrogen for later use: Liquid and gaseous hydrogen can be stored in a pressure vessel, hydrogen can be adsorped on large surface areas of solids, and finally crystal lattices of metals or other compounds can be used as the storage system, where hydrogen is dissolved either on interstitial or on regular lattice sites by substitution (SvW06, San99). The latter process and its reversal is called hydriding respectively dehydriding. The subject of this proposal is the modeling and simulation of that process. The main problem of a rechargeable lithium-ion battery is likewise a storage problem, because in a rechargeable battery, both the anode and cathode do not directly take part in the electrochemical process that converts chemical energy into electrical energy, rather they act as host systems for the electron spending element, which is here lithium (Li). During the last month the applicant developed and exploited a mathematical model that is capable to capture the storage problem of an iron phosphate (FePO4) cathode, where the Li atoms are stored on interstitial lattice sites (DGJ07).
Das Projekt "Sub project: Redox activity of humic substances and their role as electron shuttles between microorganisms and Fe(III)-minerals" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Geomikrobiologie durchgeführt. Humified natural organic matter (humic substances) is present in most aquatic and terrestrial environments; it is redox-active, can be reduced chemically and microbially and interacts with organic and inorganic contaminants by adsorption, complexation and redox reactions. In the first funding period of this research project we demonstrated that humic substances can function as electron shuttles in anoxic aquifers. However, the specific conditions under which this shuttling can happen and the molecular processes involved in humic substance electron shuttling are still unknown. In this follow-up project we therefore intend to identify whether humic substances can function as electron shuttle between microbes and solid-phase electron acceptors under conditions as they could be present in anoxic aquifers with regard to the concentrations of humic substances, presence of silica and other ions (e.g. phosphate), different ratios of iron minerals to microbial cells, spatial distances between cells and iron minerals as well as identity and quantity of iron minerals. This interdisciplinary research project combines microbiological, geochemical, mineralogical, spectroscopical and modeling studies to better understand the role of humic substances in microbial and chemical redox processes in anoxic environments.
Das Projekt "Verwertung von Wasserwerksschlaemmen aus der Enteisenung zur Entfernung von Phosphat aus Ablaeufen der Trenn-Kanalisation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Die Sedimentation als einzige Behandlungsstufe fuer Ablaeufe der Trennkanalisation wird zukuenftig nicht mehr den Anspruechen an die Seensanierung in Berlin genuegen. Das Ziel der Behandlung wird sich vor allem auf die Entfernung der geloesten Mikronaehrstoffe wie Phosphat richten. Hierzu sollen Adsorptionsverfahren eingesetzt werden. Als Adsorbens werden Eisen-/Mangan-Schlaemme aus der Enteisenung von Grundwasser eingesetzt. Diese Schlaemme, die bislang als Abfallstoffe entsorgt werden muessen, enthalten bis zu 40 Prozent (id TS) Eisen, das ein erhebliches Adsorptionsvermoegen fuer Phosphat aufweist. Durch Verwendung dieser Schlaemme ergeben sich Einsparung bei synthetischen Flockungs-/Faellungsmittel ohne zusaetzlichen Schlammanfall.
Das Projekt "Entwicklung einer verbesserten Kathode für einen Lithium-Eisenphosphat-Akku" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von o.m.t. Oberflächen- und Materialtechnologie GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Untersuchung zur Frage der Phosphatrueckloesung bei Ausfaulung von Eisen-Phosphat-Schlamm aus der Phosphorelimination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Phosphatelimination mit Eisen(III); Frage: Erfolgt bei anaerober Ausfaulung der entstehenden Faellschlaemme eine Rueckloesung der Phosphate infolge Reduktion des Eisen(III) zu Eisen(II)? Vergleichende Labor-Faulversuche; Ergebnisse von Bedeutung fuer die Praxis der weitergehenden Abwasserbehandlung und der Schlammbehandlung.
The use of micro-sized iron hydroxide adsorbents in mixed reactors is a promising technique for the removal of inorganic contaminants from wastewater within minutes of contact time. This study focusses on phosphate adsorption onto fine fraction granular ferric hydroxide (nGFH) and iron oxy(hydr)oxide agglomerates (IOAs) in a reactor with submerged ultrafiltration (UF) membrane. The performance of the hybrid adsorption/UF membrane system was evaluated for various adsorbents and phosphate concentrations, residence times and concentrations of co-existing ions. The membrane was not fouled at the experimental conditions used (up to 6.3 g/L adsorbent). Phosphate loadings of 20 and 60 mg P/g Fe (36.1 and 108.3 mol P/mol Fe) were reached for nGFH and IOAs, respectively (C0(P) = 4.5 mg/L, deionized water at pH 8, C(Fe) = 0.6 g/L). A shortened residence time of 15 min in the reactor led to a decrease in final loading of 6 mg/g compared to 30 min residence time (54 mg/g compared to 60 mg/g). An extension to 60 min did not result in higher loadings. An increase in adsorbent (IOA) concentration from 0.1 to 0.3 mg/L resulted in an increase of phosphate removal (27 to 35%). Simultaneously, loadings decreased from 50 to 35 mg/g. The application of the developed process for the treatment of artificial secondary effluent resulted in an increase of 87 and 60% in treated volumes until breakthrough (50%) for nGFH and IOAs, respectively, compared to deionized water. Thus, the combined process of adsorption and particle separation using a submerged membrane can be well adjusted according to water composition, initial pollutant concentrations and desired removals. © 2019 Elsevier B.V. All rights reserved.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Aufarbeitung von Phosphatierschlaemmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Volkswagen AG durchgeführt. Zielsetzung: Bei der Volkswagen AG in Wolfsburg fallen jaehrlich ca 600 t Eisenphosphatschlaemme aus der Phosphatierung mit erheblichen Gehalten an Ni, Zn und Mn an. Diese Schlaemme werden bisher auf eine Sondermuelldeponie verbracht. Zur Verminderung, Verwertung oder Vermeidung sollen im Verbund mit der TU Clausthal Untersuchungen mit folgenden Teilzielen durchgefuehrt werden: 1) Senkung der Phosphatierloesungsverluste durch eine verbesserte Verfahrenstechnik bei der Fest/Fluessig-Trennung. 2) Selektive Rueckgewinnung der Wertmetalle Zn, Ni und Mn aus dem Phosphatierschlamm oder einem Zwischenprodukt der Phosphatierschlammaufbereitung. 3) Selektive Gewinnung der Wertmetallionen in Form von Salzen die stoerungsfrei in das Phosphatierbad rezirkuliert werden koennen. 4) Verminderung der Phosphorsaeureverluste. Stand des Vorhabens: Es wurden die Massenstroeme der Phosphatieranlagen in den VW Werken Wolfsburg, Braunschweig, Hannover, Kassel und Emden aufgenommen und chemisch sowie mineralogisch analysiert. Durch systematische Strukturuntersuchungen wurde eine durch Alterung bzw. durch Waermebehandlung entstehende, in verduennter H3PO4 schwerloesliche Eisenphosphatmodifikation entdeckt. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis gelingt es, mit verduennter H3PO4 Zn, Ni, und Mn nahezu vollstaendig zu laugen und fuer das Recycling zur Verfuegung zu stellen. Es wurde eine kontinuierlich arbeitende Laugeanlage fuer 500 l/d suspendierten Phosphatierschlamm an der TU Clausthal gebaut, die seit Juli 1992 betrieben wurde. Bei den ermittelten optimalen Betriebsparametern wird eine recyclefaehige Zn-Ni-Mn-Loesung gewonnen. Der verbleibende Eisenphosphatrueckstand kann mit Schlacken aus der Stahlindustrie zu einem hochwertigen Duenger verarbeitet werden. Es wurde eine Anlage fuer die zentrale Aufbereitung von Phosphatierschlaemmen konzipiert. Damit wird eine lueckenlose Rueckfuehrung des Phosphatierschlammes in den Wirtschaftskreislauf ermoeglicht.
Das Projekt "LI-Mobility - Erforschung der Grundlagen für Batteriemanagement-algorithmen für LiFePO4 Batterien in Elektrofahrzeugen unter Berücksichtigung der Alterung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FEV Motorentechnik GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel In diesem Projekt soll ein Batteriemanagementsystem (BMS) für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt werden, das in der Lage ist, neben der reinen Diagnose im Fahrbetrieb auch den Einfluss der zusätzlichen Zyklisierung durch Netzregelaufgaben vorherzusagen. Die Grundlagen dafür sollen sowohl an konventionellen Lithium-Ionen-Zellen als auch an Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Zellen erforscht werden. 2. Arbeitsplanung Im Rahmen dieses Projekts sollen die Zusatzzyklen, mit denen die Batterie durch die Netzregelaufgaben zusätzlich belastet wird, in eine Kosten-/Nutzenrechnung mit einbezogen werden. Durch Zusatzzyklen altert die Batterie schneller und muss daher schneller ausgetauscht werden. Andererseits kann durch die Nutzung der Batterie auch Netzenergie gespeichert werden, wenn ein Überschuss vorhanden ist , und wieder entnommen werden, wenn sie gebraucht wird. Durch diese Bereitstellung von Regelenergie wird ein zusätzlicher Nutzen erzielt. Den Kosten des früheren Batterieaustauschs steht also ein deutlicher Nutzen gegenüber. Die BMS-Weiterentwicklung zur Optimierung der Zyklenzahl für ein optimales Kosten/Nutzen-Verhältnis steht im Mittelpunkt des Arbeitsplans. Grundlage dafür sind Alterungsuntersuchungen an den verwendeten Zellen.
Das Projekt "TP 1: Auftrennung, Regeneration und Charakterisierung von Batteriekomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC), Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau (ISC-HTL), Standort Würzburg durchgeführt. Das direkte Recycling und die Reintegration von Batteriematerialien sind aufgrund der ökonomischen und ökologischen Vorteile immer häufiger in aktuellen F&E-Roadmaps zu finden. So wird zugleich der Forderung der Europäischen Kommission nach ökonomisch tragfähigen, geschlossenen Wertstoffströmen Rechnung getragen. Ziel des RecyLIB Vorhabens ist es, eine neuartige Prozesskette für das direkte Recycling von Lithium-Ionen-Zellen zu entwickeln, welche die Reintegration von bis zu 25 Gew.-% wiedergewonnenen Batteriematerials ermöglicht. Am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) werden dazu effiziente Recyclingverfahren entwickelt. Diese umfassen mitunter die materialselektive Trennung von Batteriekomponenten mittels eines Zentrifugenprozesses sowie die Regeneration von gealtertem Kathodenmaterial. Neben Ni-reichen Lithium-Metalloxid wird dabei auch Lithium-Eisenphosphat untersucht. Die wiedergewonnenen Materialien werden am ISC in elektrochemische Zellen bewertet und mit frischen Materialien verglichen.
Das Projekt "LI-Mobility - Erforschung der Grundlagen für Batteriemanagementalgorithmen für LiFePO4 Batterien in Elektrofahrzeugen unter Berücksichtigung der Alterung" 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. In diesem Projekt soll ein Batteriemanagementsystem (BMS) für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt werden, das in der Lage ist, neben der reinen Diagnose im Fahrbetrieb auch den Einfluss der zusätzlichen Zyklisierung durch Netzregelaufgaben vorherzusagen.Die Grundlagen dafür sollen sowohl an konventionellen Lithium-Ionen-Zellen als auch an Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Zellen erforscht werden.Weiterhin sollen Geschäftsmodelle entwickelt werden, die auch die Kosten berücksichtigen, die durch die zusätzliche Zyklisierung entstehen. Ziel ist dabei die Optimierung der Verwendung der Batterie für Netzregelung neben der reinen Fahrzeuganwendung, so dass die Lebensdauer optimal ausgenutzt wird. Mit diesem Projekt werden zwei Ziele verfolgt:1. Einbeziehung der Batteriealterung in die Geschäftsmodelle für Vehicle-to-Grid-Konzepte, 2. BMS-Weiterentwicklung zur Optimierung der Zyklenzahl für ein optimales Kosten/Nutzen-Verhältnis. Diese beiden Ziele werden in den Arbeitspaketen 2 und 3 behandelt. Grundlage für beides sind Alterungsuntersuchungen an den verwendeten Zellen (Arbeitspaket 4). Die RWTH entwickelt dabei die Algorithmen für das BMS in enger Zusammenarbeit mit der FEV, die sich um die Hardware kümmert. Weiterhin wird die Lebensdauer der Zellen und eines Moduls anhand von kalendarischen und Zyklenlebensdauertests untersucht und quantifiziert.
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| Bund | 15 |
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| Förderprogramm | 14 |
| unbekannt | 1 |
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| open | 14 |
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| Deutsch | 14 |
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| Boden | 9 |
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