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Quantitative Bestimmung von On-Line-Kriterien fuer die Vorhersage des Uebergangs von der Deflagration in die Detonation (DDT) in H2/Luft/H2O-Gemischen

Das Projekt "Quantitative Bestimmung von On-Line-Kriterien fuer die Vorhersage des Uebergangs von der Deflagration in die Detonation (DDT) in H2/Luft/H2O-Gemischen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Nach dem bisherigen Stand der Forschung sind nur konservative Gemischgrenzen fuer den DDT bekannt. Fuer die Vorhersage eines DDT im Rahmen einer Simulation nach Best Estimate-Kriterien fuer einen schweren Kernstoerfall sollen daher mit Hilfe von laseroptischen Diagnoseverfahren die stroemungsmechanischen, thermodynamischen und gemischspezifischen Parameter waehrend eines DDT quantitativ erfasst werden. Zugaenglichkeit zu den Halbjahres- bzw. Jahresberichte des Projektes besteht ueber die Gesellschaft fuer Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) mbH, Bereich Forschungsbetreuung, Postfach 101564, 50455 Koeln.

Teilvorhaben 1: Metallurgische Verfahren

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Metallurgische Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut und Lehrstuhl für metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines reststoffminimierten, prozessstufenarmen Recyclingprozesses, der die metallischen Wertkomponenten (Co, Cu, Al, Fe, Li) und das hochwertige Leitsalz LiPF6 aus den Li-Ionen-Batterien in eine solche Form überführt, die den erneuten Einsatz in der Batterieherstellung ermöglicht. Mit der Verknüpfung mechanischer Verfahren und vakuum-thermischer Behandlungsmethoden sollen aufwendige hydrometallurgische Prozessstufen vermieden werden. Das vom Projektpartner hergestellte kohlenstoffhaltige Co-Li-Konzentrat wird in diesem Teilprojekt reduzierend eingeschmolzen. Als Produkte entstehen metallisches Co sowie ein Li-haltiges Schlackenkonzentrat. Das Co muss je nach Gehalten von unerwünschten Stoffen raffiniert werden, um den Marktwert zu steigern. Das beim Projektpartner erzeugte Li-Chlorid wird in der Institutseigenen Schmelzflusselektrolyse eingesetzt und ermöglicht die Herstellung von metallischem Lithium. Zusammen mit den Arbeiten der Projektpartner ergibt sich ein ganzheitlicher Ansatz zur Rückgewinnung der wertintensiven Inhaltsstoffe als verkaufsfähige Recyclingprodukte.

Teilvorhaben 3: Batterie- und Schlackenaufbereitung

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Batterie- und Schlackenaufbereitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UVR-FIA GmbH Verfahrensentwicklung-Umweltschutztechnik-Recycling- GmbH durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines reststoffminimierten, prozessstufenarmen Recyclingprozesses, der die metallischen Wertkomponenten (Co, Cu, Al, Fe, Li) und das hochwertige Leitsalz LiPF6 aus den Li-Ion-Batterien in eine solche Form überführt, die den erneuten Einsatz in den Prozess der Batterieherstellung ermöglicht. Mit der Verknüpfung mechanischer Verfahren und vakuum-thermischer Behandlungsmethoden sollen aufwendige hydrometallurgische Prozessstufen vermieden werden. In diesem Teilprojekt erfolgt die Zerkleinerung der Batterien und anschließende Sortierung in ein kohlenstoffhaltiges Co-Li-Konzentrat sowie Konzentrate von Kupfer und Aluminium. Berücksichtigt werden thermisch vorbehandelte Batterien aus der Batteriesammlung, Produkionsfehlchargen sowie Produktionsabfälle. Für eine nachfolgende Li-Gewinnung werden aus den produzierten Schlacken Li-Chloride hergestellt. Zusammen mit den Arbeiten der Projektpartner ergibt sich ein ganzheitlicher Ansatz zur Rückgewinnung der wertintensiven Inhaltsstoffe als verkaufsfähige Recyclingprodukte.

Teilvorhaben 2: Batteriedeaktivierung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Batteriedeaktivierung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ACCUREC Recycling GmbH durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines reststoffminimierten, prozessstufenarmen Recyclingprozesses, der die metallischen Wertkomponenten (Co, Cu, Al, Fe, Li) und das hochwertige Leitsalz LiPF6 aus den Li-Ion-Batterien in eine solche Form überführt, die den erneuten Einsatz in den Prozess der Batterieherstellung ermöglicht. Mit der Verknüpfung mechanischer Verfahren und vakuum-thermischer Behandlungsmethoden sollen aufwendige hydrometallurgische Prozessstufen vermieden werden. Dieses Teilprojekt führt zunächst eine quasi-isotherme Vakuumdestillation des temperaturempfindlichen Leitsalzes bei gleichzeitiger Deaktivierung der Li-Ion Zelle durch, um einerseits das Leitsalz für die spätere Verwendung zu gewinnen und andererseits die Batterien für die nachfolgende Aufbereitung vorzubereiten. Weiterhin erfolgte eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Produkte und einzelnen Verfahrensschritte sowie die Bereitstellung der notwendigen Rohstoffe in Form von Altbatterien und Batterieschrotten. Zusammen mit den Arbeiten der Projektpartner ergibt sich ein ganzheitlicher Ansatz zur Rückgewinnung der wertintensiven Inhaltsstoffe als verkaufsfähige Recyclingprodukte.

Experimentelle und theoretische Untersuchung des Stroemungs- und Temperaturfeldes von Verbrennungssystemen zur thermischen Entsorgung von Sonderabfall

Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchung des Stroemungs- und Temperaturfeldes von Verbrennungssystemen zur thermischen Entsorgung von Sonderabfall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Energie- und Kraftwerkstechnik (EKT) durchgeführt. Ziel war die Entwicklung eines Modelles zur Vorhersage von Geschwindigkeits-, Konzentrations- und Temperaturfeldern in Verbrennungssystemen zur thermischen Behandlung von Sonderabfall. Zur Entwicklung und Validierung wurden Messungen dieser Felder innerhalb einer dafuer konstruierten H2-betriebenen Hochtemperaturbrennkammer durchgefuehrt. Die zylindrische Brennkammer erlaubte den Einsatz der laserdiagnostischen Messtechniken LDA, RAMAN und LIPF durch optische Fenster bei Wandtemperaturen von bis zu 1200 Grad Celsius. Das Modell umfasste die Teilmodelle: - h-E-Modell, - Gleichgewichtsmodell, - Mischungsgradmodell mit beta-pdf und - 4-Fluss-Modell mit Graugasansatz. Das Gesamtmodell wurde verwendet, um Aussagen ueber die Effizienz der Zerstoerung grosser organischer Schadstoffmolekuele (Drokine) in solchen Verbrennungssystemen zu treffen.

Direkteinspritzender Wasserstoff-Dieselmotor hoher Leistungsdichte und geringer Abgasemission

Das Projekt "Direkteinspritzender Wasserstoff-Dieselmotor hoher Leistungsdichte und geringer Abgasemission" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Entwicklung eines direkteinspritzenden Wasserstoff-Dieselmotors mit hoher Leistungsdichte und geringer Abgasemission in enger Kooperation mit einem Industrieunternehmen und einem weiteren Lehrstuhl der TU Muenchen. Bei dem Motor handelt es sich um einen Vier-Takt-Schiffsdieselmotor mit innerer Gemischbildung und Kompressionszuendung. Es werden Untersuchungen zur Wasserstoffeinbringung und zur Gemischbildung im Brennraum durchgefuehrt. Die Verbrennungsfuehrung unter sicherer Vermeidung detonativer Reaktionen im Brennraum wird wie die erwaehnten Gemischbildunguntersuchungen mit laser-optischen Messmethoden durchgefuehrt. Durch numerische Simulationen konnte festgestellt werden, dass eine Kompressionsendtemperatur von ueber 1000 K erreicht werden muss, damit eine Selbstzuendung des Wasserstoffs, der nahe des oberen Totpunktes mit 300 bar eingeblasen wird, stattfinden kann. Dies deckt sich mit den Ergebnissen, die in einem Einhub-Triebwerk, einer sogenannten 'Rapid Compression Machine', gewonnen wurden. Durch Variation des Einblasezeitpunkts konnte eine deflagrative Verbrennung, d.h. kein Klopfen oder Nageln, erreicht werden.

Grossprojekt der Bayerischen Forschungsstiftung: Potential neuartiger Einspritzverfahren zur Reduzierung von Russ und NOx bei der Dieselmotorischen Verbrennung

Das Projekt "Grossprojekt der Bayerischen Forschungsstiftung: Potential neuartiger Einspritzverfahren zur Reduzierung von Russ und NOx bei der Dieselmotorischen Verbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Untersuchung der Gemischbildung, Verbrennung und Schadstoffentstehung in direkteinspritzenden Dieselmotoren mit Hilfe laseroptischer Messmethoden in einer Hochdruckkammer und in einem Einzylinder-Einhubtriebwerk.

Mehrdimensionale Simulation der Wasserstoffverteilung und der Turbulenten Verbrennung in schweren Reaktorzwischenfaellen

Das Projekt "Mehrdimensionale Simulation der Wasserstoffverteilung und der Turbulenten Verbrennung in schweren Reaktorzwischenfaellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl A für Thermodynamik durchgeführt. Untersuchung der Mechanismen der turbulenten Flammenausbreitung bei kritischen Deflagrationen und der Uebergang zur Detonation (DDT) durch verschiedene Mechanismen. In verschiedenen Stossrohren werden kritische Deflagrationen mit vorauslaufenden Stosswellen erzeugt und deren Struktur und Ausbreitungsgeschwindigkeit mit Hilfe laseroptischer Flammen- und Stroemungsdiagnostik vermessen. Fuer den Uebergang zur Detonation werden die geometrischen und gemischspezifischen Grenzen ermittelt. Unterschiedliche Reaktionsmodelle zur Simulation schneller Deflagrationen auf der Basis eines pdf-Ansatzes, sowie einfacher Eddy-Break-up und Eddy-Dissipation Modelle werden anhand der gewonnenen Daten validiert. Die Reaktionsmodelle, eingesetzt in 3-dimensionale CFD-Codes dienen der Berechnung turbulenter Deflagrationen unter den Bedingungen einer hypothetischen Wasserstoffreisetzung in einem schweren Reaktorstoerfall. Zwischenergebnisse: Umfangreiche Datenbasis turbulenter Verbrennungsvorgaenge in weit gefaecherten Verbrennungsbereichen (langsame und schnelle turbulente Flammenausbreitung, sowie Detonation). Fixierung der Parameter in EBU und EDD - Verbrennungsmodellen anhand der Daten unterschiedlich skalierter Verbrennungsexperimente. Entwicklung eines exakteren Verbrennungsmodells auf der Basis eines Ddf-Ansatzes fuer den Bereich langsamer bis schneller turbulenter Verbrennung.

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