Das Projekt "Teilvorhaben: Short stack tests" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von balticFuelCells GmbH durchgeführt. Im vorliegenden Projekt wird mit Hilfe der Sinterpapier-Technologie ein verbessertes Gas Diffusion Layer (GDL) entwickelt. Unter Nutzung papiertechnologischer Prozesse werden organische Faserstoffe, Füllstoffe und Additive zusammen mit Metallpulver zu einem flächigen, papierähnlichen Produkt verarbeitet und anschließend mittels Wärmebehandlung die organischen Bestandteile entfernt, sowie die Struktur in ein rein metallisches, hochporöses Material überführt. Das Gesamt-Porenvolumen sowie die Porengestalt lassen sich in weiten Grenzen einstellen und auch anisotrope Eigenschaften erzeugen, die z.B. den gezielten Gas- und Wassertransport unterstützen. Eine makroskopische Strukturierung der GDL soll perspektivisch den Einsatz vereinfachter siebgedruckter Bipolarplatten ermöglichen. Das neue GDL-Material wird unter einsatzrelevanten Bedingungen in einem prototypischen Shortstack über 500 h getestet (TRL 6). Parallel dazu wird eine strukturierte SinterGDL mit integriertem Flow Field in Kombination mit vereinfachter Bipolarplatte mit dem Ziel der Fertigungsvereinfachung und Baugrößenreduzierung getestet.
Das Projekt "Teilvorhaben: 2.4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Thermische Strömungsmaschinen durchgeführt. Neue Herstellverfahren für metallische Hochtemperaturbauteile von Gasturbinen wie die Laser-Sinter-Methode erweitern die geometrischen Gestaltungsmöglichkeiten interner Bauteilstrukturen. Für Turbinenschaufeln bedeutet dies, dass alle internen Strukturen frei gestaltet werden können. Dieses Potential soll für neue innovative Kühlsysteme genutzt werden. In dem Teilverbundvorhaben sollen deshalb neue Kühlkonzepte untersucht werden, die vor allem mit additiven Verfahren gefertigt werden können. Die Untersuchungen sollen an einem skalierten filmgekühlten Profil erfolgen. Bei den Untersuchungen sollen reale Machzahlen, Reynoldszahlen, Nußeltzahlen und Biotzahlen (mit geringen Einschränkungen) realisiert werden. Der für diese Untersuchungen nötige Prüfstand wurde bereits in einem Vorgängerprojekt erfolgreich eingesetzt. Neben aerodynamischen Untersuchungen liegt der Fokus vor allem auf der exakten Messung der Totalkühleffektivität der Prüflinge. Diese wird mittels dem Verfahren der Infrarot-Thermographie bestimmt. Durch die aerothermische Ähnlichkeit zwischen Prüfstand und einer kompakten Gasturbine lässt sich die gesamte Kühlwirkung eines modernen Verfahrens, bestehend aus Innenkühlung und Filmkühlung, bestimmen. Durch die Verfügbarkeit von (Text abgebrochen)
Das Projekt "Teilprojekt 6: Betonwerkstein mit MV-Reststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von METTEN STEIN + DESIGN GmbH & Co. KG durchgeführt. Als inhomogenes Stoffgemisch setzen sich Müllverbrennungsaschen (MV-Aschen) überwiegend aus Aschen sowie mineralischen oder (schwer-)metallischen Schmelzprodukten zusammen. Zur Einsparung von Deponievolumen und Schonung natürlicher Ressourcen sollen Verwertungswege für MV-Aschen im Sinne der Kreislaufwirtschaft entwickelt werden. Im BMBF-Projekt 'ELEXSA ' wurden Verfahren zur Extraktion der in MV-Aschen enthaltenen Schwermetalle entwickelt. Für die verbleibenden MV-Reststoffe existieren noch keine hochwertigen Verwertungsstrategien. Die metallarmen Anteile bieten sich aufgrund ihrer Eigenschaften als Ersatzstoff für Primärrohstoffe, insbesondere natürliche Gesteinskörnung, bei der Herstellung von Beton an. Voraussetzung dafür ist, dass ausreichende Mengen von MV-Reststoffen in einer bestimmten Qualität bzw. Gleichmäßigkeit ggf. durch Selektierungsprozesse zur Verfügung gestellt werden. Um möglichst hohe Qualitäten von selektierten MV-Reststoffen für eine weitere Verwertung zu generieren, wird in diesem Forschungsvorhaben ein neues industrielles Mess- und Sortierverfahren einbezogen und hinsichtlich der Anwendbarkeit auf MV-Reststoffe sowie der Leistungsfähigkeit untersucht. Beim Einsatz alternativer Komponenten im Beton ist zu beachten, dass sich der Baustoff mittlerweile zu einem Mehrstoffsystem entwickelt hat, der sensibel gegenüber Änderungen in den Eigenschaften der Ausgangsstoffe in den baupraktisch erforderlichen Frisch- und Festbetoneigenschaften reagieren kann. Neben Wechselwirkungen mit den Betonkomponenten stellen sich Fragen nach der Umweltverträglichkeit und Dauerhaftigkeit. In diesem Forschungsprojekt soll für wichtige Anwendungsgebiete von Beton, d.h. Transportbeton und Betonwerkstein (Pflaster), analysiert werden, welche Fraktionen und Mengen von MV-Reststoffen unter welchen Randbedingungen unter Berücksichtigung betontechnologischer Entwicklungen, z.B. Herstellung besonders dichter Betone, einsetzbar sind.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Transportbeton mit MV-Reststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fertigbeton Rheinland GmbH & Co. KG durchgeführt. Als inhomogenes Stoffgemisch setzen sich Müllverbrennungsaschen (MV-Aschen) überwiegend aus Aschen sowie mineralischen oder (schwer-)metallischen Schmelzprodukten zusammen. Zur Einsparung von Deponievolumen und Schonung natürlicher Ressourcen sollen Verwertungswege für MV-Aschen im Sinne der Kreislaufwirtschaft entwickelt werden. Im BMBF-Projekt 'ELEXSA ' wurden Verfahren zur Extraktion der in MV-Aschen enthaltenen Schwermetalle entwickelt. Für die verbleibenden MV-Reststoffe existieren noch keine hochwertigen Verwertungsstrategien. Die metallarmen Anteile bieten sich aufgrund ihrer Eigenschaften als Ersatzstoff für Primärrohstoffe, insbesondere natürliche Gesteinskörnung, bei der Herstellung von Beton an. Voraussetzung dafür ist, dass ausreichende Mengen von MV-Reststoffen in einer bestimmten Qualität bzw. Gleichmäßigkeit ggf. durch Selektierungsprozesse zur Verfügung gestellt werden. Um möglichst hohe Qualitäten von selektierten MV-Reststoffen für eine weitere Verwertung zu generieren, wird in diesem Forschungsvorhaben ein neues industrielles Mess- und Sortierverfahren einbezogen und hinsichtlich der Anwendbarkeit auf MV-Reststoffe sowie der Leistungsfähigkeit untersucht. Beim Einsatz alternativer Komponenten im Beton ist zu beachten, dass sich der Baustoff mittlerweile zu einem Mehrstoffsystem entwickelt hat, der sensibel gegenüber Änderungen in den Eigenschaften der Ausgangsstoffe in den baupraktisch erforderlichen Frisch- und Festbetoneigenschaften reagieren kann. Neben Wechselwirkungen mit den Betonkomponenten stellen sich Fragen nach der Umweltverträglichkeit und Dauerhaftigkeit. In diesem Forschungsprojekt soll für wichtige Anwendungsgebiete von Beton, d.h. Transportbeton und Betonwerkstein (Pflaster), analysiert werden, welche Fraktionen und Mengen von MV-Reststoffen unter welchen Randbedingungen unter Berücksichtigung betontechnologischer Entwicklungen, z.B. Herstellung besonders dichter Betone, einsetzbar sind.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Lehrstuhl für Digital Additive Production durchgeführt. Um unsere Gesellschaft klimaneutral zu gestalten, werden in Zukunft große Mengen aus erneuerbaren Energien per Wasserelektrolyse hergestellter Wasserstoff benötigt werden. Aus diesem Grund sollen in HyInnoCells innovative poröse Transportschichten entwickelt werden, welche eine Schlüsselkomponente von Elektrolyseuren darstellen. Diese sollen in einem Additive Layer Manufacturing-Ansatz hergestellt werden, bei dem aus mehreren porösen Schichten eine Sandwichstruktur erzeugt wird. Zusätzlich sollen Beschichtungen für die porösen Schichten entwickelt werden, welche diese vor Korrosion schützen und die Kontaktwiderstände verringern sollen, um so Elektrolyseure mit höherem Wirkungsgrad sowie höherer Lebensdauer zu erhalten. Zur Auswahl vielversprechender Werkstoffe wird die additive Fertigung benutzt, um schnell beschichtete Strukturen aus verschiedenen Werkstoffen zu erzeugen und zu testen. Die Technologieentwicklung wird im Projekt mit Hinblick auf die spätere kontinuierliche Produktion durchgeführt, mit welcher Produktionskosten reduziert und die Elektrolyseure so schneller wettbewerbsfähig sein können. An der RWTH Aachen sind der Lehrstuhl für Digitale Additive Production (DAP) und der Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) beteiligt. Am DAP werden in einem Rapid-Prototyping-Ansatz poröse, beschichtete Strukturen verschiedener Werkstoffe und Werkstoffkombinationen additiv gefertigt, welche dann in elektrochemischen Tests auf ihre Eigenschaften getestet werden können. Die Fertigung geschieht in einer Multimaterialanlage, in welcher die porösen Strukturen mittels Laser Bed Powder Fusion (LPBF) hergestellt werden und mittels Aerosol-Jet-Printing mit verschiedenen metallischen Beschichtungen beschichtet werden. Der PEM begleitet das Projekt im Hinblick auf den möglichen Transfer der entwickelten porösen Transportschichten und der Fertigungstechnologie in die Fertigung von Brennstoffzellen.
Das Projekt "NIP II: 'Entwicklung von wirtschaftlich einsetzbaren Fertigungstechnologien für die Serienfertigung von PEM Brennstoffzellen-Stacks. Die Technologien werden Stückzahlen größer als 100.000 pro Jahr ermöglichen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. 'Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb sind ein vielversprechender Ansatz für die nachhaltige und emissionsfreie Mobilität der Zukunft. Die heutige Fertigungstechnik für Brennstoffzellen-Stacks ist jedoch manufakturartig und erlaubt nur die kostenintensive Herstellung geringer Stückzahlen. Zur wirtschaftlichen Fertigung der Stacks in Großserie sind keine geeigneten Technologien am Markt etabliert. Diesen Mangel adressiert das geplante Vorhaben ManTyS mit zwei übergeordneten Zielen: 1) Erarbeitung von Konzepten und zugehöriger Technologien für die Fertigung leistungsfähiger Brennstoffzellen mit bis zu 1,8 W/cm2 Flächenleistungsdichte; es wird die Herstellung von Gasverteilerstrukturen, Dichtungen und der Verbindung der metallischen Komponenten betrachtet; die angestrebten Taktzeiten liegen im Bereich kleiner als 2 Sekunden für einzelne Prozesse 2) Ausarbeiten von großserientauglichen Fertigungslinien- und Handlingkonzepten mit dem Ziel einer verketteten und wirtschaftlichen Stack-Fertigung'.
Das Projekt "Bau & Test einer Aluminium-Ionen-Batterie für stationäre Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Im Rahmen der ALISS-Konzeptphase wird das DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) die Kristallstruktur der bei der AG-Smarsly hergestellten graphitischen Kohlenstoffe in Abhängigkeit vom Ladezustand mittels in-operando Röntgendiffraktometer (XRD) untersuchen und sie mit der von kommerziellen natürlichen Graphiten vergleichen (AP2). Weiterhin werden in Zusammenarbeit mit der Fa. Iolitec GmbH unterschiedliche Elektrolyte auf ihre elektrochemische und korrosive Eigenschaften systematisch getestet bzw. für die Al-Ionen-Batterie (AIB) optimiert (AP4). Die besten Materialien werden anschließend in Laborzellen (El-Cell) bzw. zylindrischen 26650-Zellen eingebaut und auf ihr Lade/Entladeverhalten hin geprüft (AP5). In AP6 wird gemeinsam mit den Projektpartnern ein technisches und wirtschaftliches Lösungskonzept für den 10 kWh-Weltspeicher der Projektphase erarbeitet. Die 26650-Zelle hat sich als modulares Zelldesign für stationäre Anwendungen etabliert und ist aufgrund des metallischen Gehäuses mechanisch sehr stabil. Für einen 10 kWh-Speicher wird dennoch eine sehr hohe Zellenzahl benötigt. Deshalb sollen die technische Machbarkeit und die Grenzen der zylindrischen Zellen im Labormaßstab gezeigt und mit derjenigen einer prismatischen Zelle verglichen werden. Abhängig vom Einsatzfall und Standort wird eine Kapazitäts- bzw. Systemanpassung mit entsprechenden Berechnungen evaluiert. Gemeinsam mit interessierten Industriepartnern soll das Zelldesign sowie eine Produktionsstrategie definiert werden. Im Erfolgsfall könnte eine Markteinführung der AIB binnen 3 bis 5 Jahren nach Projektende erfolgen.
Das Projekt "Inertisieren von Oxidrückstand und Krätzestaub im Elektroofen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, IME, Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. Die Verarbeitung von Oxidräckstand und Krätzestaub der Recyclingmetallurgie des Aluminiums im Elektroofen führte nach mechanischer Aufbereitung (Abtrennen des metallischen Al-Anteiles) und thermischer Vorbehandlung im Drehrohr (Abtrennung von Cl, F, S). zu inerten Schlacken mit bis zu 80 Prozent Al2O3, 15-30 Prozent CaO+MgO sowie etwa 5 Prozent SiO2. Ein direkter Einsatz in eine Schmelzflußelektrolysezelle war aufgrund der kontinuierlich zunehmenden Ca- und Mg-Gehalte im Elektrolyten nicht machbar.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Bereich Endlagerung durchgeführt. Im Vorhaben wird eine grundlegende Beschreibung der möglichen Korrosionsvorgänge in der technischen Barriere erfolgen, die in den Wirtsgesteinen Ton und Granit aufgrund der Wechselwirkungen des Behältermaterials mit dem Verfüllstoff Bentonit auftreten. Dazu wird eine umfassende Korrosionsstudie erstellt, die sowohl Feldexperimente in einem Bohrloch im Grimsel-Felslabor als auch innovative Laboruntersuchungen beinhaltet. Ein möglichst umfassendes Verständnis der metallischen Korrosion von diversen degradationsbeständigen und für den Endlagerbehälter infrage kommenden Materialien soll entwickelt werden. Dabei werden möglichst realitätsnahe Temperatur-, Druck- und chemische Bedingungen berücksichtigt, wie sie im Nahfeld eines Endlagers für wärmeentwickelnde radioaktive Abfälle im Tongestein zu erwarten sind. Zu den Feldkorrosionsstudien gehört insbesondere die Entwicklung eines Monitoringsystems, mit dem Korrosionsvorgänge direkt verfolgt werden können.
Das Projekt "Teilprojekt H" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Precors GmbH durchgeführt. Um unsere Gesellschaft klimaneutral zu gestalten, werden in Zukunft große Mengen aus erneuerbaren Energien per Wasserelektrolyse hergestellter Wasserstoff benötigt werden. Aus diesem Grund sollen in HyInnoCells innovative poröse Transportschichten entwickelt werden, welche eine Schlüsselkomponente von Elektrolyseuren darstellen. Diese sollen in einem Additive Layer Manufacturing-Ansatz hergestellt werden, bei dem aus mehreren porösen Schichten eine Sandwichstruktur erzeugt wird. Zusätzlich sollen Beschichtungen für die porösen Schichten entwickelt werden, welche diese vor Korrosion schützen und die Kontaktwiderstände verringern sollen, um so Elektrolyseure mit höherem Wirkungsgrad sowie höherer Lebensdauer zu erhalten. Zur Auswahl vielversprechender Werkstoffe wird die additive Fertigung benutzt, um schnell beschichtete Strukturen aus verschiedenen Werkstoffen zu erzeugen und zu testen. Die Technologieentwicklung wird im Projekt mit Hinblick auf die spätere kontinuierliche Produktion durchgeführt, mit welcher Produktionskosten reduziert und die Elektrolyseure so schneller wettbewerbsfähig sein können. Das Kerngeschäft der Precors GmbH besteht in der Kommerzialisierung eines neuartigen Graphenoxid-basierten Materials und einer damit verbundenen skalierbaren Beschichtungstechnologie, die sowohl für die Beschichtung von metallischen Bipolarplatten als auch zur Produktion beschichteter Endlos-Metallfolien entwickelt worden ist. Im Rahmen des Projektvorhabens HyInnoCells werden Verfahren erforscht und entwickelt, um Kollektorelemente für Elektrolyseure zu beschichten. Besondere Herausforderungen bestehen in den Substratwerkstoffen, der Porosität der Materialien, der Größe der zu beschichtenden Platten sowie den Anforderungen an die elektrochemische Beständigkeit.
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