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Found 38 results.

Saferty of actinides in the nuclear fuel cycle, 1992-1994

Das Projekt "Saferty of actinides in the nuclear fuel cycle, 1992-1994" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von European Commission, Joint Research Centre (JRC). Institute for Transuranium Elements (ITU) durchgeführt. Objective: To carry out safety studies with nuclear fuels under long-term and off-normal conditions, to evaluate and reduce risks associated with storing and handling actinides, to carry out basic solid state studies on actinides and collect data and bibliographic references on properties and applications of transuranium elements. General Information: Progress to end 1991. The Institute continued efforts to contribute to the safety of nuclear fission by concentrating its research activities on investigations of the behaviour of nuclear fuel after prolonged irradiation and under variable reactor operating conditions. Mechanism for the release of fission products from irradiated fuel were further elucidated, and the formation of particular structural features which may limit the fuel lifetime were better understood. First results of the post-irradiation examination of nitride fuels irradiated in the Fench PHENIX reactor were obtained, demonstrating the technological potential and the limitations of this fuel type. The measurement of the physical fuel properties of nuclear fuels at extremely high temperatures was continued, and first results of the thermal expansion of uranium dioxide for above its melting temperature were obtained. A facility was installed in order to study possibilities of (nuclear) aerosol agglomeration under dynamic conditions in a high-power acoustic field at ultrasonic and audible frequencies. Mixed oxide fuel rods containing minor actinides (MA), which had been irradiated in a fast reactor (PHENIX) in order to study possibilities of MA transmutation, were analysed. Np-based specimens, mostly in the form of single crystals, were prepared for basic experimental solid state physics studies at the Institute and in various overseas and European laboratories. Progress was made in understanding the electronic structure of transuranium elements and their compounds by further development of theories and experimental efforts in high-pressure research and photoelectron spectroscopy. Equipment for Moessbauer spectroscopy and for other physical property measurements at cryogenic temperatures was installed in the new transuranium research user facility. Work to adapt instruments and methods developed at the Institute in the frame of the above programme (fast multi-colour pyrometry and enhancement of industrial filter efficiency) to industrial application was continued, together with partners from industry. Four patent proposals (on acoustically enhanced off-gas scrubbing, on laser-enhanced extraction, on production methods for Ac-225 and Bi-213, and on the preparation of amorphous substances) were filed in 1991. 42 articles in scientific-technical journals were published (or submitted for publication) and 82 lectures were given in conferences on various subjects dealing with the safety of actinides in the nuclear fuel cycle in 1991. Detailed description of work foreseen in 1992 (expected results). Studies of fission product migration ...

Wilde gap chalcopyrites for advanced photovoltaic devices

Das Projekt "Wilde gap chalcopyrites for advanced photovoltaic devices" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hahn-Meitner-Institut Berlin GmbH, Abteilung Heterogene Materialsysteme, Bereich Festkörperphysik durchgeführt. General Information/Objectives: The objective of this project is to develop highly efficient, low-toxic, stable, cost effective thin film solar cells based on CuGaSe2 and CuGaSe2/CulnSe2 tandem structures. The wide-gap CuGaSe2 (Eg =1.68 eV) based solar cell will be processed at low temperatures and should exceed the best PV parameters, achieved so far. We aim in particular for an open circuit voltage of more than 1 V and a short-circuit current density of more than 15mA/cm2 (under AM1.5 illumination). Technical Approach: In order to study the influence of source materials and deposition techniques on device performances, MOCVD and PVD will be investigated. Polycrystalline CuGaSe2 and defect chalcopyrite layers will be deposited on glass/Mo and on glass/n+ -ZnO:AI (to form a tunnel junction), and also on glass/p+ -SiC (in order to develop transparent back contacts). For reference reasons the same layers wil be grown on GaAs-substrates by MBE and MOCVD. In some PVD processes various additive materials acting as fluxing agents will be used during the growth of CuGaSe2 thin films (flux-assisted growth). In the MOCVD-system p-CuGaSe2 /n-ZnSe structures will be deposited in one multilayer-process. With different characterisation methods a study of material, interface and device properties will be performed. The material quality prior to and after deposition will be analyzed by mass spectrometry and nuclear mass resonance. With the help of ion-beam analysis the hydrogen content depth profile in the complete solar cell structures will be studied quantitatively. The stoichiometric composition at the interface between window layers and CuGaSe2 will be analyze by secondary ion mass spectroscopy (SIMS) together with sputtering and Rutherford backscattering (RBS). Optoelectronic scanning tunneling microscopy (STM), atomic force microscopy (AFM) and in-situ photoelectron spectroscopy will be used to investigate the junction formation. The devices will be characterized by spectral response and temperature dependent IV-measurements. Expected Achievements and Exploitation: It is expected that the wide-gap CuGaSe2 based solar cells developed in this project will exhibit better PV parameters than any state-of-the-art wide gap chalcopyrite device processed so far. If MOCVD-grown wide gap chalcopyrites can be processed into highly efficient solar cells, AIXTRON sees the opportunity to offer MOCVD equipment (with large planetary reactor) and transfer the developed technology with the equipment. The precursor materials developed at EPICHEM could be exploited using batch scale production with a relatively short induction period of 6 to 12 months. Prime Contractor: Hahn-Meitner-Institut Berlin GmbH; Berlin; Germany.

Experimental investigations into the influence of organic complexing agents and inorganic anions (Cl-, NO3-, SO42- und PO43-) on the transformation behaviour and the mobility of metallic palladium (Pd) and PdO

Das Projekt "Experimental investigations into the influence of organic complexing agents and inorganic anions (Cl-, NO3-, SO42- und PO43-) on the transformation behaviour and the mobility of metallic palladium (Pd) and PdO" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt durchgeführt. The projects goal is to examine the Mobility and transformation behaviour of emitted palladium from automobile exhaust catalysts into the environment. To achieve this, I will examine the influence of commonly present organic complexing agents like citric acid, amino acid (L-Methionin) and ethylenediamine tetra acetic acid (EDTA), as well as inorganic anion species (Cl-, NO3-, SO42- und PO43-), on the chemical behaviour and transformation of metallic palladium (Pd-Mohr) and PdO into more soluble species. The analytical experiments will be conducted over different time periods (1, 10, 20, 30, 40, 50 and 60 days), involving different concentrations of the various complexing agents under examination (0.001, 0.01 and 0.1 M). The results will help clarify the extent to which Pd Mobility is influenced by time and the presence of various complexing agents at different concentrations. In addition, surface analyses of isolated particles using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) will be used to examine the influence of organic compounds and inorganic anion species, on the transformation of metallic palladium and PdO. The proposed study will significantly help to shed light on questions related to the environmental transformation of Pd into more toxic species following emission in car exhausts, a poorly understood process to date.

Forschungsprämie: Evaluierung der p-Dotierung von ZnO durch Sputterverfahren

Das Projekt "Forschungsprämie: Evaluierung der p-Dotierung von ZnO durch Sputterverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Physikalische Elektronik durchgeführt. Evaluierung der p-Dotierung von ZnO durch Sputterverfahren. ZnO soll zunächst mit elementarem Phosphor dotiert werden. Untersuchung der Herstellung vom Ausgangsmaterial (Target). Schichtherstellung, Parametervariationen. Untersuchung der Leitfähigkeit, temperaturabhängig, Leitungstyp mit Thermokraft und Hallmessungen, Transmission, Zusammensetzung und Morphologie mit XPS, (SIMS), XRD.

Catalyst development for selective conversion of syngas to mainly aromatic hydrocarbons

Das Projekt "Catalyst development for selective conversion of syngas to mainly aromatic hydrocarbons" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät für Chemie, Lehrstuhl für Technische Chemie (LTC) durchgeführt. Objective: Development and characterization of zeolite-modified fischer-tropsch catalysts with a high selectivity for aromatic hydrocarbons under conditions similar to fischer-tropsch synthesis. General information: formation of aromatic hydrocarbons via zeolite modified ft catalysts is well known, but the selectivity is low (ca 30 percent). Higher selectivities were achieved only when zeolites were combined with catalysts for methanol synthesis, but then pressures and temperatures similar to those usually applied in methanol synthesis were required. The present project aims at applying conditions similar to ft synthesis. Modified fe/mn and fe/v-oxide catalysts combined with zsm-5-type-zeolites of high silica to alumina ratio will be used, 1.- as composite catalysts (micro-mixed on molecular scale), 2.- as mechanically mixed catalysts (macro-mixed material), and 3.- the two catalysts distributed on two different catalytic reactors (dual bed operation). The composite catalysts will be tested catalytically and characterized by their physico-chemical surface properties before, during and after catalytic reaction. These informations are expected to serve as a feed-back in design and optimization of catalysts. Achievements: A high pressure apparatus has been developed for synthesis gas experiments. The whole apparatus is controlled by a minicomputer, to be able to work at constant carbon monoxide conversion or at constant space velocity. For surface analysis an Auger electron spectroscopy (AES), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ion scattering spectrometry (ISS) apparatus has been additionally equipped with a reaction chamber to conduct in situ synthesis gas experiments. The pressure dependence of selectivity and activity of an iron manganese oxide catalyst has been investigated. A maximum in activity is observed at a synthesis gas pressure of 1.5 MPa. The surface concentration, as determined by XPS and ISS of the catalysts is strongly altered by pre-treatment conditions and the addition of copper or potassium. The following catalytic systems were developed, tested in the Fischer Tropsch (FT) reaction and characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM) and carbon monoxide (CO) chemisorption: iron/manganese oxides impregnated with cobalt, copper, lead, rhodium and potassium respectively; cobalt/manganese oxide catalysts with different compositions to maximise the formation of olefinic products; rhodium/silicon dioxide catalysts doped with rare earth compounds and thorium dioxide to maximise the formation of oxygenates; mixtures of the previous catalysts with pentasil zeolites to form aromatic hydrocarbons. 2 modes of operation were tested: a single bed reactor with a mechanical mixture of the components and a dual operation with the FT component and the zeolite respectively in separate reactors. ... Prime Contractor: Ruhr Universität Bochum, Technische Chemie, Fakultät für Chemie; Bochum; Germany.

FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in automobilen Anwendungen

Das Projekt "FELIZIA - Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in automobilen Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Physikalisch-Chemisches Institut durchgeführt. Das Teilvorhaben ist auf Aufgaben im Bereich der inneren Grenzflächen von Feststoffbatterien und der Charakterisierung von Festelektrolyten ausgerichtet. Das übergreifende Ziel des Teilvorhabens ist es, gemeinsam mit den Verbundpartnern limitierende Grenzflächeneffekte zu identifizieren, quantitativ zu charakterisieren und Lösungen zur Reduzierung der Effekte zu erarbeiten. Festelektrolyte werden als wichtiger Faktor für die erfolgreiche Nutzung von Lithiummetallanoden angesehen. In diesem Teilvorhaben soll daher die Grenzflächenkinetik von Lithiummetallanoden unter verschiedenen mechanischen Randbedingungen untersucht werden. Die Kathodengrenzfläche zwischen Festelektrolyten und Kathodenmaterialien besitzt dagegen kinetisch wie thermodynamisch andere kritische Aspekte. Gemischtleitende Interphasen können hier vermitteln und entsprechende Beschichtungen sollen gemeinsam mit den Partnern untersucht werden. Die komplexen Grenzflächen in Kathodenkompositen sollen ebenfalls gezielt untersucht werden. Im AP 2.3.1 ist die AG Janek an der Entwicklung langzeitstabiler, gut zyklisierbarer Kathoden-Komposite beteiligt. Im AP 3.3.1 unterstützt die AG Janek Untersuchungen der FSU durch gemeinsame Messungen mittels in situ-Röntgendiffraktometrie. In den AP 4.1 - 4.3 wirkt die AG Janek bei komplexen Charakterisierungsproblemen von Festelektrolyten der Partner mittel XPS und SIMS mit. Im AP 5.2.3 bringt die AG Janek ihre umfangreichen Erfahrungen in der elektrochemischen Charakterisierung von Metall/Festelektrolyt-Grenzflächen ein. AP 6 (Optimierung Grenzflächen Festelektrolyt / Kathode bzw. Anode) stellt einen zentralen Aufgabenbereich dar, in dem mögliche kinetische Hemmungen an Elektroden/Festelektrolyt-Grenzflächen durch geeignete künstliche Zwischenschichten unterdrückt werden sollen. Im AP 7.2.1 übernimmt die AG Janek gemeinsam mit der BASF SE die Konstruktion eines optimierten Zellgehäuses für Testzellmessungen unter definiertem Druck.

Simulationsbasierte Sicherheitsbewertung eines unkontrollierten, thermischen Durchgehens bei gealterter Batteriezellen

Das Projekt "Simulationsbasierte Sicherheitsbewertung eines unkontrollierten, thermischen Durchgehens bei gealterter Batteriezellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SGS Germany GmbH durchgeführt. Eine frühzeitige simulationsbasierte Bewertung von neuen Batteriematerialien und Zelldesigns ermöglicht eine gezielte und optimale sicherheitstechnische Auslegung und einen deutlich beschleunigten und kostengünstigen Entwicklungsprozess von sicheren und leistungsfähigen Batteriesystemen. Dafür soll in SimDural eine Simulation entwickelt werden, die es erlaubt, bei gealterten Zellen ein unkontrolliertes Durchgehen darzustellen. Zuerst werden die Zellen einer Zyklisierung bei SGS München unterzogen. Dabei werden zwei versch. Alterungsprofile (P1,P2) angewendet, um die Zellen künstlich zu altern. P1 (Laufzeit 18 Monate) ist ein Lade-/Entladevorgang mit abwechselnden CC-Phasen von unterer bis oberer Spannungsgrenze. P2 (Laufzeit 24 Monate) wird an einem realen Fahrprofil angepasst. Bei beiden Profilen soll während der Zyklisierung eine elektr. Charakterisierung erfolgen sowie Druck und Weg der Verspannplatten aufgezeichnet werden. Nach der Hälfte der Laufzeit, werden ein Teil der Zellen aus beiden Profilen herausgenommen und Missbrauchstests unterzogen. Bei SGS Dresden werden Materialprüfungen und chem. Analysen an den gealterten und getesteten Zellen durchgeführt. U.A. Scanning Acoustic Microscopy zur Bestimmung von Defekten im Aufbau oder Kurzschlüsse in den Zellen, Xray Photoelectron Spectroscopy zur Vermessung der chem. Elemente und Spezies in den Elektroden sowie Massenspektroskopie zur Vermessung von Verunreinigungen im Elektrolyten und den jeweiligen Elektroden.

Oberflächenanalytik für Redox-Flow Batterien

Das Projekt "Oberflächenanalytik für Redox-Flow Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung durchgeführt. Im Rahmen dieses Vorhabens soll ein neuartiges Photoelektronenspektrometer für die oberflächenanalytische Untersuchung von Materialien für Redox-Flow Batterien angeschafft und in den Routinebetrieb überführt werden. Die Entwicklung verbesserter Materialien für Redox-Flow Batterien ist ein wesentlicher Arbeitsschwerpunkt am Institut für Angewandte Materialien - Energiespeichersysteme (IAM-ESS) des KIT. Neue Materialansätze werden aufbauend auf Erkenntnisse zur Ermüdung und den lebensdauerbegrenzenden Mechanismen entwickelt. Die wissenschaftliche Einbettung und die Einholung von Angeboten wurde bereits im Vorfeld der Antragsstellung erledigt. Im Förderzeitraum ist die Bestellung und Inbetriebnahme vorgesehen, bis hin zur Demonstration der Leistungsfähigkeit des neuen Geräts für die Bearbeitung des vorgesehenen wissenschaftlichen Programms.

Characterization of activated carbons for water treatment using TGA-FTIR for analysis of oxygen-containing functional groups

Water treatment with activated carbon (AC) is an established method for the removal of organic micropollutants and natural organic matter. However, it is not yet possible to predict the removal of individual pollutants. An appropriate material characterization, matching adsorption processes in water, might be the missing piece in the puzzle. To this end, this study examined 25 different commercially available ACs to evaluate their material properties. Frequently reported analyses, including N2 adsorption/desorption, CHNS(O), point of zero charge (PZC) analysis, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were conducted on a selected subset of powdered ACs. Inorganic elements examined using X-ray fluorescence (XRF) and X-ray iffraction spectroscopy (XRD) revealed that relative elemental contents were distinctive to the individual AC's raw material and activation procedure. This study also is the first to use thermogravimetric analysis (TGA) coupled to Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) to conduct quantitative analyses of functional surface oxygen groups (SOGs: carboxylic acid, anhydride, lactone, phenol, carbonyl, and pyrone groups) on such a large number of ACs. The comparably economical TGA provides a surrogate for the PZC, the oxygen and carbon content, as well as mass loss profiles that depict the AC's chemistry. Furthermore, we found that SOG contents determined by TGA-FTIR covered a wide individual range and depended on the raw material of the AC. Surface chemistry might therefore provide an indication of the suitability of a particular AC for a variety of target substances in different target waters. TGA and TGA-FTIR can help practitioners to control AC use in waterworks or wastewater treatment plants.

Teilvorhaben: Anwendung und Evaluation von LiS-Zellen im automobilen Bereich

Das Projekt "Teilvorhaben: Anwendung und Evaluation von LiS-Zellen im automobilen Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mercedes-Benz Group AG durchgeführt. Im Projekt sollen Schwefel/Polyacrylnitril (SPAN)-Komposite untersucht werden. Der SPAN-Komposit soll als monolithischer-, Faser- sowie als Monolith/Faser-Hybrid-Komposit ausgestaltet sein und charakterisiert werden. Die erhaltenen Ergebnisse sollen mit der chemischen Struktur und Morphologie korreliert und für weitere Optimierungen herangezogen werden. Neben der Polymersynthese für das Monolith-Design und die Monolith-Synthese (Anpassung der Porosität), müssen dazu faserbasierte Hybrid-PAN-Materialien, die Infiltration der PAN-basierten Hybridmaterialien mit Schwefel, die Umwandlung in SPAN, die Charakterisierung der SPAN-Materialien, adressiert werden. Analysen werden Rasterelektronenmikroskopie, XRD-Analysen, Analysen zur Ausrichtung und Porosität, thermische Analyseverfahren sowie XPS-Verfahren beinhalten. Neuartige Copolymere auf PAN-Basis sowie PAN-basierte Polymermischungen werden entwickelt um Fasern mit unterschiedlichem Dehnungsverhältnis und Titer für monolithische faserbasierte Hybrid-SPAN-Materialien zu erhalten. lonische Flüssigkeiten sollen für den Einsatz als Elektrolyte in Li-S-Batterien entwickelt und hergestellt werden. Schließlich sollen elektrochemische Lade und Entladetests, die mit realen Bedingungen vergleichbar sind, im Hinblick auf die Anwendung im Bereich Elektromobilität durchgeführt werden. Das Unternehmen führt die zusätzlichen elektrochemischen Tests im Hinblick auf die Anwendung im Bereich Elektromobilität durch. Hierzu gehören spezielle Ladungs- und Entladungstests, die mit realen Bedingungen vergleichbar sind. Die spezielle Charakterisierung der SPAN-basierten Kathodenseite (und der Lithium- oder Silizium-Anodenseite) anhand von XPS-Verfahren erfolgt ebenfalls, um den Alterungsmechanismus zu untersuchen, zu verstehen und zu verbessern.

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