Im Rahmen des Projektes COATEMO II sollen funktionalisierte Multilayer-Graphene als hochleitfähiges Additiv und als Matrix für mikro- oder nanoskaliges Silizium (Si) als Speichermaterial für Lithium-Ionen Batterien (LIB) erforscht und zusammen mit Silizium in einem Sprühtrocknungsverfahren zu einem hochenergetischen Kompositmaterial für Anoden verarbeitet werden. Dessen Verfügbarkeit und Verarbeitbarkeit zu Anoden werden im Labor- und Technikumsmaßstab demonstriert. Die Partner bringen ihr Know-How in Kohlenstoff- und Silizium-Aktivmaterialien sowie in der Batterie-Prozesstechnologie ein. Die Prozesse sollen so gestaltet werden, dass später das Anodenmaterial zum Einsatz in Lithium-Batterien wirtschaftlich sinnvoll produzierbar ist. Im Teilvorhaben der FC sollen Nano-Kohlenstoff-basierte Dispersionen mit Additiven und mit Aktivmaterial-basierten Co-Dispersionen entwickelt werden, die im Bereich der Herstellung von Li-Ionen-Batterie-Anoden Verwendung finden. FutureCarbon wird Dispersionen, die vor allem als Additiv im Verbund mit den zu entwickelten Aktiv-Materialien eingesetzt und darauf optimiert werden, entwickeln und produzieren. Da Silizium eine relativ große Volumenänderung beim Be- und Entladen mit Lithium-Ionen hat soll diese durch den Einsatz von Kohlenstoff-Nanotubes und Graphene reduziert werden. Das erhöht die Lebensdauer der Anode und damit auch der Li-Ionen-Batterie. Die Herstellung der pastösen Dispersionen bzw. Zubereitungen soll im Laufe des Projektes mittels eines neuen Verfahrens vorgenommen und evaluiert werden.
Ziel des Projektes ist es, den Verbleib von Nanopartikeln in Wasseraufbereitungsanlagen zu untersuchen und explizit die mögliche Aufnahme von Nanopartikeln aus Klärschlämmen in Pflanzen zu bewerten. Für Nanopartikel sind Kenntnisse zum geschlossenen Prozessverständnis und Verbleib entlang der Kausalkette der Abwasserbehandlung und Entsorgung während der mechanischen, biologischen und chemischem Reinigung, der Freisetzung über geklärte Wässer bzw. den Klärschlamm, deren weiterer Transport über den Bodenwasserpfad bis in die Pflanze bisher unzureichend. Die Bioverfügbarkeit und die mögliche Einführung von Nanopartikeln in die Nahrungskette aus den der landwirtschaftlichen Verwertung zugeführten Klärschlämmen (Dünger, Landschaftsbau) wird anhand von Untersuchungen zur Partikelaufnahme in Pflanzen untersucht. Die Datenrecherche hat insbesondere die Ermittlung von Untersuchungsergebnissen zu Nanopartikeln in Abwasserbehandlungsanlagen und deren Prozessverhalten zum Gegenstand. Des Weiteren bilden Nanopartikel im Klärschlamm sowie deren Ausbringung in der Landwirtschaft in Bezug auf Umweltverträglichkeit einen Rechercheschwerpunkt. Mittels Laborkläranlagen wird das Prozessverhalten der Nanopartikel in Abwasserbehandlungsanlagen untersucht. Die Bestimmung von Nanopartikeln in den realen Abwässern und Schlämmen von Kläranlagen ist bisher messtechnisch nicht hinreichend gelöst. In Laborkläranlagen sollen deshalb zur Untersuchung der Wirkungspfade bestimmter Nanopartikel Versuchsserien gefahren werden. Dadurch werden grundsätzlich auch Lösungsansätze zur Entfernung von Nanopartikeln aus Abwässern und Klärschlämmen zugänglich. Über eine Auswertung aller durch das Vorhaben erlangten Daten und deren Systematisierung soll eine vollständige Beschreibung der Wirkungspfade ermöglicht werden. Ziel dieses Arbeitspaketes ist die Entwicklung von Bewertungsmethoden und Strategien für die Umweltbewertung von Nanopartikeln in der Prozesskette Abwasser - Klärschlamm - Pflanze.
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren(MWCNT)-Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die MWCNT-Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung (kurz EPD) und die chemische Gasphasenabscheidung (kurz CVD) eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung (kurz ECD) und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in 6 Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide (z. Bsp. Pulse Plating), die Charakterisierung sowie die Abscheidung aus nichtwässrigen Elektrolyten und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die Schwerpunkte 5 und 6 beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.
Das Projekt SUBAMA beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Superkondensatoren auf Basis hoch leitfähiger nanostrukturierter mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren (MWCNT) Substrate und Metalloxiden (z. Bsp. Mangandioxid). Durch die Eigenschaftskombination gilt es, die theoretisch hohen Kapazitäten der Metalloxide effektiv auszuschöpfen. Derartige Systeme sollen mit bestehenden Superkondensatoren konkurrieren können. Die eingesetzten Materialien, wie Mangandioxid, sind nicht nur kostengünstig, sondern auch unbedenklich und gut verfügbar. Als Herstellungsmethoden für die Elektroden wird die elektrophoretische Abscheidung und die chemische Gasphasenabscheidung eingesetzt. Für die Modifizierung der Elektroden mit Metalloxiden werden die elektrolytische Abscheidung und Gasphasenprozesse angewendet. Die Kombination dieser Methoden erlaubt es, ein effektives und kostengünstiges technologisches Konzept für die Herstellung der Superkondensatoren zu entwickeln und zu bewerten. Die Arbeitsplanung gliedert sich in sechs Schwerpunkte. Der erste Schwerpunkt umfasst die Elektrodenherstellung im Labormaßstab mittels Elektrophorese und chemischer Dampfphasenabscheidung. Der zweite Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Modifizierung der hergestellten Elektroden über die Beschichtung mit Metalloxiden, um den pseudokapazitiven Anteil zu steigern. Dazu werden die elektrolytische Abscheidung und die Gasphasenprozesse betrachtet. Der dritte und vierte Schwerpunkt umfasst die Optimierung der Metalloxide, die Charakterisierung und dem Einsatz von nichtwässrigen Systemen. Die letzten Schwerpunkte beschäftigen sich im Kern mit der Zellfertigung und dem Einsatz der optimierten Elektroden sowie den Aufbau eines Prototypen.
DDas Projektziel von HiKAB ist die Herstellung und Testung von neuartigen, katalytisch aktiveren Nanopartikelkompositen für die Direktmethanolbrennstoffzelle (DMFC) und die Entwicklung darauf optimierter Membran-Elektroden-Einheiten (MEA). Die Universität Hamburg (UHH) wird Batchsynthesen für Nanopartikelsysteme mit unterschiedlicher Struktur, hierarchischer Architektur und Zusammensetzung der Partikel mit vermindertem Pt-Gehalt etablieren und optimieren. Anschließend werden die Partikelsysteme auf amorphem Kohlenstoff oder Kohlenstoffnanoröhren geträgert und elektrochemisch charakterisiert. Die CAN GmbH wird ausgehend von den erzielten Messergebnissen die Herstellung ausgewählter Systeme auf einen kontinuierlichen Flussreaktor übertragen, um 1) die notwendigen größeren Mengen, 2) die höhere Reproduzierbarkeit und 3) deutlich geringere Herstellungskosten für katalytisch aktive Nanokomposite zu realisieren. Das Forschungszentrum Jülich wird mit den bereitgestellten Proben MEAs entwickeln und diese auf Effizienz, Langzeitstabilität und Methanoltoleranz in entsprechenden Testständen auf MEA-Ebene untersuchen. Geeignete MEAs werden in ausreichender Anzahl in Jülich hergestellt und bei SFC Energy AG unter realen Betriebsbedingungen in DMFC-Systemen getestet.