Das Projekt "Entwicklung neuartiger kostengünstiger Metallhydride und Reaktoren für umweltfreundliche Energieumwandlungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme durchgeführt. Metallhydride können einen wichtigen Beitrag für eine umweltfreundliche Energienutzung leisten. Hydrid-Wärmetransformatoren, -wärmepumpen und -kälteanlagen können aus niederwertiger Antriebswärme Hochtemperaturwärme sowie Nutzwärme und -kälte für die Klimatisierung bereitstellen. Hydrid-Wärmespeicher können in Solaranlagen oder der Industrie eingesetzt werden; Hydrid-Wasserstoffspeicher können in brennstoffzellen-getriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden und damit zur Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen. Die hohen Kosten der Metallhydride und die teure Herstellung der Hydridbehälter (Reaktoren) sind das größte Hindernis bei der Nutzung dieser Technologien. In diesem gemeinsamen Forschungsvorhaben sollen am Institut für Kernenergetik und Energiesysteme (IKE), Universität Stuttgart in Zusammenarbeit mit dem Indian Institute of Technology (IITM) (gefördert durch das indische Non-Conventional Energy Ministry-MNES) neue, kostengünstige, aus herkömmlichen und leicht verfügbaren Metallen herstellbare Hydridlegierungen hergestellt und charakterisiert sowie leistungsfähige, einen guten Wärme- und Stofftransport aufweisende, kostengünstige Reaktoren für Wasserstoffspeicher und Wärmepumpen entwickelt werden.
Das Projekt "Waermespeicherung in Metallhydriden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt Verfahrenstechnik und Energieanlagen, Arbeitsbereich Apparatebau durchgeführt. Die Eigenschaft bestimmter Metalle, Wasserstoff chemisch als Hydrid zu binden stellt eine Alternative zu der Gas- und Fluessigspeicherung dar. Bei der Bildung des Metallhydrides werden Wasserstoffmolekuele gespalten und Wasserstoffatome an Zwischengitterplaetzen geeigneter Metalllegierungen eingebaut. Die Wasserstoff-Metall-Reaktion setzt in Abhaengigkeit des eingesetzten Metalls Bildungswaerme bis zu 30 Prozent des unteren Heizwertes von Wasserstoff frei. Im Verlauf der Rueckreaktion kann aufgrund der Hydridzersetzung Wasserstoff abgegeben und Waerme verlustlos gespeichert werden. Die Bildung von Hydriden als Funktion von Druck, Temperatur und Wasserstoffkonzentration im Metall wird in Konzentrations-Druck-Isothermen erfasst. Die Umwandlung von Metall in Metallhydrid findet unter konstantem Wasserstoffdruck bei gleichbleibender Temperatur statt. Schwerpunktmaessig werden Magnesiumhydride, Hydride der 3 d-Uebergangsmetallreihe und Hydride auf Basis der seltenen Erden im Hinblick auf ihr thermodynamisches Verhalten, ihre Reaktionskinetik, ihre Waermeleitfaehigkeit, ihrer Speicher- und Zyklisierungsstabilitaet untersucht. Hierbei hat sich herausgestellt, dass Metallhydride technisch sinnvoll und wirtschaftlich einsetzbar sind, wenn die Reaktion der Metalle mit Wasserstoff nicht allein zur Wasserstoffspeicherung dient, sondern zusaetzliche Funktionen mit den Systemen erfuellt werden koennen. Die Waermetoenung empfiehlt Hydride nicht nur als Wasserstoff-, sondern auch als Waermespeicher. Die Kombination zweier Hydridspeicher auf unterschiedlichem Temperaturniveau kann als Waermepumpsystem funktionieren. Zur Zeit steht die Entwicklung verfahrenstechnischer Simulationsprogramme im Vordergrund, die es erlauben, die gemessenen thermodynamischen Daten als Basis fuer die Voraussagen des Betriebsverhaltens grosstechnischer Energiespeicher zu treffen.
Das Projekt "Aerober Abbau von Pikrinsäure (2,4,6-Trinitrophenol) durch Gram-positive Bakterien: Initiale Reaktionen der reduktiven Denitrierung und Ringöffnung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Die Verwendung von Pikrinsäure (2,4,6-Trinitrophenol) als Sprengstoff hat zu bedeutenden Umweltbelastungen geführt. Die Toxizität der Pikrinsäure (PA) und dessen mutagenes Reduktionsprodukt 2-Amino-4,6-Dinitrophenol schafft ein wirtschaftliches Interesse, die großen Mengen an PA in Altlasten und Abwasserströmen mikrobiologisch zu entfernen. Die Basis für die geplanten Arbeiten sind Bakterien der Gattungen Nocardioides und Rhodococcus, die über Reduktion des aromatischen Ringes und Bildung eines Hydrid-Meisenheimer (H-Pikrat) Komplexes PA als alleinige Stickstoffquelle verwenden. Zwei Enzyme aus Nocardioides simplex übertragen H von NADPH auf PA unter Bildung des H-Pikrat Komplexes. Teile der für den PA-Abbau vermeintlichen genetischen Information aus Rhodococcus opacus HL PM-1 wurden mit der Differential-Display-Technik gefunden. Ziel ist es, die Gene und Genfunktionen des gesamten PA-Abbauweges zu identifizieren und zu charakterisieren, sowie die biochemischen Kenntnisse zu vertiefen. Dies ist entscheidend für die Entwicklung von Systemen zur Entfernung von PA und für die Erschließung von neuartigen Degradationssystemen für TNT.
Das Projekt "Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von bestrahltem Zircaloy und den Einfluss der Nachbestrahlungsbedingungen auf dessen strukturelle Integrität während der trocknen (Langzeit-)Zwischenlagerung (KEK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Ziel der Forschungsarbeiten ist die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von bestrahlten Hüllrohren unter Bedingungen der trockenen Langzeitzwischenlagerung. Um ein Versagen der Hüllrohre während der Trockenlagerung zu vermeiden, sind gesetzliche Spannungs- und Dehnungskriterien vorgeschrieben. Die Umfangsspannung im Hüllrohr hängt vom Elastizitätsmodul ab, welches wiederum von weiteren Phänomenen wie Oxidation, Struktur der Oxidschicht und des metallischen Materials, Wasserstoffgehalt und Wasserstoffplättchen-Ausfällung und Orientierung, Ausfällung von Sekundärphasen und Bestrahlungsschäden, während und nach der Bestrahlung im Reaktor, beeinflusst wird. Dies kann zu einer Abnahme der Duktilität und einer Zunahme der Versprödung des Hüllrohrs führen. Durch Untersuchung der Variation der mechanischen Eigenschaften wie Elastizitätsmoduls und Härte, auf nano bis mikrometrischer Ebene, sollen Rückschlüsse auf die Entwicklung dieser Eigenschaften während der Lagerung über einen langen Zeitraum gezogen werden, um herauszufinden wie die Mikrostruktur des Zircaloy Hüllrohrs, Hydrid-Gehalt und Morphologie sowie die Wechselwirkung von Pellet mit dem Hüllrohr sich auf die mechanischen Eigenschaften des Hüllrohrs auswirken. Neben dem Elastizitätsmodul und der Härte sollen auch weitere diskrete physikalische Ereignisse, wie z.B. beginnende Verformbarkeit, Phasenumwandlungen oder Verzwillung untersucht werden, welche durch Verformung induziert werden. Zircaloy in Kontakt mit Kernbrennstoff und Zircaloy aus dem Plenum ohne Kontakt mit einem Brennstoffpellet sollen verwendet werden. Durch den Vergleich dieser Proben können dann Rückschlüsse auf den Einfluss von Bestrahlungsschäden, Oxidschichtdicke, Abbrand und Fehlen von Kernbrennstoff-Hüllrohr-Wechselwirkung auf die mechanischen Eigenschaften geschlossen werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Anwendungen und Fertigungstechnik von fortschrittlichen Metallhydridspeichern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKN Sinter Metals Engineering GmbH durchgeführt. Im hier vorgeschlagenen F/E-Verbundvorhaben sollen fortschrittliche Metallhydrid (MH)-Speichermodule entwickelt werden, in denen optimierte Hydrid-Graphit-Verbundwerkstoffe HGV (basierend auf Mg- und Ti-haltigen Legierungen) zum Einsatz kommen sollen. Die gesamte Wertschöpfungskette von der Werkstoffherstellung und -charakterisierung über die Auslegung bis zur Erprobung von fortschrittlichen MH-Speichermodulen soll im Vorhaben abgebildet werden, um eine spätere industrielle Umsetzung mit den relevanten industriellen Partnern zeitnah und direkt zu ermöglichen. Als Projektziel soll die Übertragung der erlernten Erkenntnisse und Fähigkeiten hinsichtlich der großtechnischen Umsetzbarkeit an einer ausgewählten Demonstratoranwendung validiert werden. GKN wird an der Anwendungsanalyse, Konzepterstellung und seiner Umsetzung von vorne an aktiv teilnehmen. Mit Know-How im Bereich Pulverherstellung und seine Verarbeitung wird GKN die HGV mitentwickeln, herstellen und testen, mit dem Hinblick auf spätere großtechnischen Markteinführung. Parallel zu den Messungen an HGV werden die FEM-Simulationen durchgeführt, die mit Erkenntnissen aus In-operando Methoden übereinstimmt und optimiert werden. Für die ausgewählte Anwendung wird ein Demonstrator entwickelt und gebaut.
Das Projekt "Synthese und strukturelle Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Kohlenforschung durchgeführt. Ziele des Teilprojektes RevAl an der Arbeitsstelle Mülheim sind die Synthese, die strukturelle Charakterisierung und die kinetische Optimierung neuer reversibler Wasserstoffspeichermaterialien basierend auf AlH3-Stickstoffverbindungen. Generell sind viele dieser Verbindungen unter Normalbedingungen nicht stabil und zerfallen unter Abgabe von Wasserstoff. Um solche instabilen Verbindungen dennoch synthetisieren und untersuchen zu können, sind tiefe Temperaturen und/oder hohe Gasdrücke erforderlich. Damit sind aber auch besondere Anforderungen an die instrumentelle Ausstattung, das Probenhandling und die Synthese notwendig. Diese Expertise soll im Laufe des Projektes entwickelt und optimiert werden. Um Erfahrungen bei der Synthese und Charakterisierung zu sammeln, werden zunächst stabilere Systeme der Aminoalane im Fokus der Untersuchungen stehen. Diese werden im Laufe des Projektes auf die instabilen Systeme ausgeweitet. In der ersten Projektphase wird neben der Synthese die instrumentelle Entwicklung von Tieftemperaturzellen zur strukturellen Charakterisierung mit Hilfe von Röntgenpulverdiffraktometrie im Vordergrund stehen. Im folgenden Projektschritt werden instabile System synthetisiert, strukturell charakterisiert und optimierte Bedingungen für die Wiederbelebung (Rehydrierung) ggf. mit Hilfe von Katalysatoren ermittelt und die Materialien für die Anforderungen eines Feststoffwasserstoffspeichers für Brennstoffzellenfahrzeuge optimiert.
Das Projekt "Teilprojekt: Kalorimetrische und thermodynamische Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Ziele des Teilprojektes im Gesamtprojekt RevAl ist neben der Synthese eines komplementären Alazan-Portfolios die thermodynamisch Charakterisierung der Verbindungen mittels Kalorimetrie unter Anwendungs-, d.h. unter und Hochdruckbedingungen. Die Untersuchungen sollen dazu dienen, systematische Trends bei der Variation der molekularen und strukturellen Eigenschaften zu erkennen, so dass eine gezielte Optimierung der Materialien auf den Anwendungsfall im Druckbereich bis 700bar erfolgen kann. Neben der thermodynamischen Charakterisierung werden spektroskopische Untersuchungen zur Verbesserung möglicher Katalysatoren für die reversible Beladung durchgeführt. Am Anfang des Projekts werden neben der Synthese von geeigneten Startverbindungen vor allem apparative Maßnahmen zur Erweiterung des Druckbereichs der Hochdruckkalorimetrie (im Wesentlichen Wärmeflusskaloriemetrie) sowie der Beladbarkeit über volumetrische Messung in den Bereich von 700bar erfolgen. Daraufhin werden die eigensynthetisierte, bei Raumtemperatur stabile Aminoalane in Bezug auf deren Rehydrierbarkeit und den dabei vorkommenden Wärmetönungen untersucht. Sobald die instabilen Hydride der Mühlheimer Arbeitsgruppe vorliegen, werden diese gleichartigen Untersuchungen unterzogen. Nach Identifikation geeigneter Alazan-und Katalysatormaterialien wird die Katalysator-Alazan-Wechselwirkung röntgenphotoelektronspektroskopisch untersucht und mit den strukturellen Ergebnissen zur Wirkungsoptimierung in Bezug gesetzt.
Das Projekt "Hochdynamische Thermochemische Energiespeicher auf Basis von Hybrid-Graphit-Verbundwerkstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Herstellung von langzeitstabilen Hydrid-Graphit-Verbundwerkstoffen für hydridbasierte H2-Speichertanks mit sehr hoher Dynamik. Hierdurch lassen sich zum einen für die Anwendung als Wasserstoffspeicher kurze Betankungszeiten realisieren. Zum anderen können die Ergebnisse auch auf die thermische Anwendung von Hydridbildnern übertragen werden. Die Untersuchung der Langzeitstabilität der Verbünde sowie die Entwicklung des Demonstrators werden hierbei am DLR durchgeführt. Im Rahmen des Projektes sollen durch den Partner Fh IFAM katalytische aktivierte Pulver (hydridische als auch hydridbildende) über Misch- und Mahlprozesse mit bestimmten Graphitmodifikationen und anschließender uniaxialer Konsolidierung derart in einen Hydrid-Graphit-Verbund verarbeitet werden, dass dieser mit extrem hoher Dynamik mit Wasserstoff be- bzw. entladen werden kann. Die entstehenden Materialverbünde werden gemeinschaftlich mit den beim jeweiligen Partner verfügbaren Analysemethoden auf ihre praxisrelevanten Eigenschaften (Sorptionsdynamik, Wärmeleitfähigkeit, Gaspermeation) untersucht. Am DLR wird zudem schwerpunktmäßig die Langzeitstabilität von Verbünden technisch relevanter Größe ermittelt. In der zweiten Projekthälfte wird dann am DLR aufbauend auf den erzielten Ergebnissen ein Demonstrator für eine technische Anwendung realisiert.
Das Projekt "Hochdynamische Thermochemische Energiespeicher auf Basis von Hydrid-Graphit-Verbundwerkstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Herstellung von langzeitstabilen Hydrid-Graphit-Verbundwerkstoffen für hydridbasierte H2-Speichertanks mit sehr hoher Dynamik. Hierdurch lassen sich zum einen für die Anwendung als Wasserstoffspeicher kurze Betankungszeiten realisieren. Zum anderen können die Ergebnisse auch auf die thermische Anwendung von Hydridbildnern übertragen werden. Die Herstellung der Speichermaterialien sowie deren Charakterisierung und begleitende FEM-Simulationen werden hierbei am Fh-IFAM durchgeführt. Im Rahmen des Projektes sollen durch den Partner Fh IFAM katalytische aktivierte Pulver (hydridische als auch hydridbildende) über Misch- und Mahlprozesse mit bestimmten Graphitmodifikationen und anschließender uniaxialer Konsolidierung derart in einen Hydrid-Graphit-Verbund verarbeitet werden, dass dieser mit extrem hoher Dynamik mit Wasserstoff be- bzw. entladen werden kann. Die entstehenden Materialverbünde werden gemeinschaftlich mit den beim jeweiligen Partner verfügbaren Analysemethoden auf ihre praxisrelevanten Eigenschaften (Sorptionsdynamik, Wärmeleitfähigkeit, Gaspermeation, Degradation) untersucht. Speziell sollen am Fh-IFAM begleitende FEM-Simulationen zum De- bzw. Hydrierungsverhalten durchgeführt werden.
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).
| Origin | Count |
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| Bund | 48 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 48 |
| License | Count |
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| offen | 48 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 42 |
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| Resource type | Count |
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| Keine | 27 |
| Webseite | 21 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 26 |
| Lebewesen & Lebensräume | 19 |
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| Weitere | 48 |