Das Projekt "Assoziation des Cs-137 mit verschiedenen geo-biochemischen Phasen in Böden Nordwestdeutschlands" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften durchgeführt. (aus Gi 171/7-1):Das übergeordnete Ziel des hier vorgeschlagenen Vorhabens lautet: Erfassung der Assoziation von Cs-137 mit verschiedenen geo-biochemischen Bodenphasen.Neuere Forschungsergebnisse haben gezeigt, daß die Cs-Verteilung in tonarmen Böden z.T. nicht wesentlich von der in tonreichen abwich. Daraus ergibt sich, daß für die Cs-Sorption neben Tonmineralen weitere Bodenbestandteile in Frage kommen können. Ziel dieses Vorhabens ist es deshalb, die verschiedenen Bindungsformen von CS im Boden zu erfassen. Um dieses Ziel zu erreichen, sind folgende Teilziele zu verfolgen:- Auswahl von Untersuchungsböden, die im Hinblick auf ihre Cs-Sorption große Unterschiede erwarten lassen.- Physikalisch-chemische Kennzeichnung der Untersuchungs- böden, einschließlich einer röntgendiffraktometrischen Tonmineralbestimmung.- Erfassung der aktuellen Cs-Verteilung in den Untersuchungsböden.- Erarbeitung eines für die Fragestellung optimierten Verfahrens zur sequentiellen Extraktion.- Durchführung der Extraktion.- Kalkulation von Korrelationen zwischen Bodeneigenschaften und den aus der sequentiellen Extraktion gewonnenen Bindungsformen des Cs sowie zwischen letzteren und der aktuellen Cs-Verteilung.- Erfassung der Zeitabhängigkeit der Cs-Festlegung.
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.
Das Projekt "MagS - Entwicklung und Herstellung von wiederaufladbaren Magnesium-Schwefel Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Ziel dieses Verbundprojektes ist die Demonstration der Leistungsfähigkeit einer neuen Energiespeichertechnologie auf der Basis von Magnesium und Schwefel in einer Industrie-kompatiblen Batteriezelle. Der Beitrag des DLR befasst sich im Wesentlichen auf der Herstellung von Schwefelkathoden für die Mg-S Batterien und mit der Charakterisierung von Batteriekomponenten durch Anwendung unterschiedlicher in situ und ex situ Techniken. Mithilfe der in-situ Röntgendiffraktometrie (XRD) können die Reaktionsvorgänge von Schwefel während der Entladung und Ladung beobachtet werden. Mit der Elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) werden die während des Zyklierens ablaufenden Zellprozesse und Degradationsvorgänge untersucht. Die sich bildenden Polysulfide beim Entladevorgang sowie die Endprodukte werden mittels UV-VIS-Spektroskopie untersucht. Hierbei sollen die Zwischenprodukte bei unterschiedlicher Entladungstiefe semi-quantitativ erfasst und analysiert werden. Neben experimentellen Arbeiten werden auch Modellierungs- und Simulationsaktivitäten der elektrochemischen Prozesse während der Lade- und Entladevorgängen untersucht. Es werden Kontinuumsansätze zur numerischen Simulation des Verhaltes von Batteriezellen von der Nanometerskala bis zur Zellskala untersucht. Die einsetzende Software BEST erlaubt es, durch Mikrostruktur-aufgelöste Simulationen, Korrelationen der Elektrodenstruktur und der Funktionalität von Batterien zur systematischen Entwicklung von Batterieelektroden zu bestimmen. Die Erkenntnisse fließen direkt in die Entwicklung erster Pouchzellen dieser Batterieart ein. Hierfür wurde ein spezifiziertes VDA-Format mit einer Dimension von 121 x 243 x mm ausgewählt. Die Zellen werden nach anwenderspezifischen Vorgaben belastet. Diese Belastungstests werden nach Vorgabe aus der Industrie bzw. Anwendung von DLR erstellten Lastprofilen für den elektromobilen Stadt-und kombinierten Stadt- und Landverkehr durchgeführt.
Das Projekt "P-I-N Solarzellen mit alternativen hoch-absorbierenden Verbindungshalbleitern (PINET); Teil: Herstellung n- und p-leitender, sowie oberflächenmodifizierter TCOs und chemische, morphologische, elektrische und optische Analyse (PINET-TCO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen mit einer p-i-n-Struktur auf der Basis quasi-intrinsischer Verbindungshalbleiter als Absorbermaterial mit p- und n-leitenden Heterokontakten mit großer Bandlücke. Das Teilprojekt am Fh-IST zielt auf die Entwicklung neuer p- und n- leitender Metalloxide für die Anwendung in p-i-n Zellen ab. Untersucht werden p-leitfähige TCOs basierende auf der Materialklasse der Delafossite wie CuAlO2, CuCrO2 sowie Mischoxide und dotierte Materialien wie CuCr1-xAlxO2:Mg. Zum anderen liegt der Fokus auf der Entwicklung von n-TCO wie ZnO:(Al, Ga), und TiO2:Nb mit optimalen elektronischen Eigenschaften. Zunächst wird das Anforderungsprofil der p-i-n-Solarzellen an die p- und n-Heterokontakte erarbeitet und im Hinblick auf die wissenschaftliche Literatur bewertet. Für die Entwicklung der p-TCO-Schichtsysteme kommen PVD- und Sol-Gel-Prozesse zum Einsatz. Die Sol-Gel-Beschichtung hat hier den Vorteil, dass die chemische Zusammensetzung gegenüber Sputterprozessen sehr viel leichter variiert werden kann. Die Herstellung von Sol-Gel-Proben erfolgt im Unterauftrag am Fh-ISC. Im Bereich der n-TCO-Entwicklung steht das Sputtern mittels Magnetron- und Hohlkatoden-Gasfluss-Sputterprozessen im Fokus. Für die Charakterisierung kommen breit gefächerte Untersuchungen zum Einsatz. Die elektrischen Eigenschaften der Schichten werden mit der Methode der Vier-Koeffizienten bestimmt. Die optischen Eigenschaften werden durch die Modellierung der ellipsometrischen und photometrischen Spektren ermittelt. Untersuchungen zur Struktur und Morphologie sowie zur chemischen Zusammensetzung erfolgen mittels XRD, AFM, EPMA und SIMS. Das Projekt erarbeitet die Basis für eine neue Generation effizienter Dünnschichtsolarzellen. Die grundlagennahen Arbeiten werden eine Reihe von Entwicklungen initiieren, die die industrielle Umsetzung der Methoden in die Photovoltaik und den Transfer in umgrenzende Bereiche wie Optoelektronik und Sensorik betreffen.
Das Projekt "Eintrag und Mobilität von Schwermetallen in Seeablagerungen. Hochauflösende Untersuchungen in Industriezonen und naturbelassenen Bereichen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Geologischer Dienst Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Für das Teilprojekt A2 des SFB 419 an der Universität Köln wurden an ausgewählten Lokalitäten Sedimentkerne gewonnen, altersdatiert und auf organische Kontaminationen analysiert. Im beantragten Forschungsprojekt werden die mit großem Aufwand gewonnenen Proben auf Schwermetallkonzentrationen und als Erweiterung auf Platingruppenelemente untersucht. Das Ziel ist, die Einträge von Schwermetallen in industriell belasteten und naturbelassenen Seen zu erfassen. Mittels Röntgendiffraktometrie wird eine Pauschalcharakterisierung des Mineralbestandes durchgeführt, die nach entsprechender Aufbereitung an ausgewählten Proben durch Tonmineralanalyse ergänzt wird. Die einzelnen Kornfraktionen werden dann zur Bestimmung der Schwermetalle in einem mehrstufigen Verfahren sequentiell extrahiert, um zwischen mobilen, an Oxiden/Hydroxiden, an organischer Substanz oder an Sulfiden gebundene Elementen zu differenzieren. Eine Mengenbilanzierung der jeweiligen Schwermetalle gegenüber dem im jeweiligen Jahr eingetragenen oder freigesetzten Schwermetallen soll die Persistenzzeiten der Schadstoffe am Untersuchungsort ermitteln. Als Abschluß ist eine Synthese der Belastung mit organischen und anorganischen Schadstoffen durch Zusammenführen der in Essen und Köln gewonnenen Daten vorgesehen.
Das Projekt "Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP), Verbundvorhaben: Development, Upscaling and Testing of Nanocomposite Materials for Hydrogen Storage im Rahmen des German-Chinese Sustainable Fuel Partnership" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Kohlenforschung durchgeführt. Vorhabensziel: Bei diesem Projekt handelt es sich um ein Verbundvorhaben im Rahmen der Deutsch-Chinesischen Partnerschaft für die Entwicklung nachhaltiger Brennstoffe (GCSFP). Der Verbund besteht aus Teilvorhaben, deren Ergebnisse in eine gemeinsame Verwertung einfließen. Das technisch-wissenschaftliche Ziel des Projekts ist die Entwicklung, Optimierung und Realisierung eines hochleistungsfähigen Wasserstoffspeichers, der auf der Sorption von Wasserstoff in einem nanokompositischen Speichermaterial beruht. Neben der Entwicklung eines geeigneten Speichermaterials soll auch ein Tanksystem entworfen und gebaut werden, welches in Kombination mit einer Hochtemperatur-PEM Brennstoffzelle (Arbeitstemperatur bis 200 Grad Celsius) betrieben werden kann. Die deutschen Partner des Konsortiums besitzen langjährige Erfahrung und Expertise in der Entwicklung von Wasserstoff-Speichermaterialien. Informationsaustausch mit den chinesischen Partnern ist geplant und es wurde vereinbart, dass sich die Programme beider Länder gegenseitig unterstützen und ergänzen sollen. Arbeitsplanung: Als nanokompositische Speichermaterialien wurden Systeme basierend auf Boranaten und Amiden ausgewählt, welche mit Magnesiumhydrid Nanokomposite bilden, die Wasserstoff reversibel aufnehmen und abgeben können. Um die Detailprozesse beim Wasserstoffaustausch besser verstehen zu können, sind in-situ Experimente geplant, bei denen das Umwandlungsverhalten des Materials und mögliche Zwischenprodukte untersucht werden. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen sollen katalytisch wirkende Zusätze ausfindig gemacht werden, welche die H Aufnahme und -Abgabe des Kompositmaterials erleichtern. Dies wird geprüft anhand des Verhaltens der Einzelkomponenten des Komposits und am Komposit selbst (MPI, FZK). FZK wird hier in Abstimmung mit MPI-KF Teilaufgaben übernehmen und neben der Synthese bestimmter Komposite insbesondere verschiedene aufwändige Charakterisierungsmethoden anwenden, wie z.B. in-situ Röntgendiffraktometrie u
Das Projekt "Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP), Verbundvorhaben: Development, Upscaling and Testing of Nanocomposite Materials for Hydrogen Storage im Rahmen des German-Chinese Sustainable Fuel Partnership" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden durchgeführt. Vorhabensziel: Bei diesem Projekt handelt es sich um ein Verbundvorhaben im Rahmen der Deutsch-Chinesischen Partnerschaft für die Entwicklung nachhaltiger Brennstoffe (GCSFP). Der Verbund besteht aus Teilvorhaben, deren Ergebnisse in eine gemeinsame Verwertung einfließen. Das technisch-wissenschaftliche Ziel des Projekts ist die Entwicklung, Optimierung und Realisierung eines hochleistungsfähigen Wasserstoffspeichers, der auf der Sorption von Wasserstoff in einem nanokompositischen Speichermaterial beruht. Neben der Entwicklung eines geeigneten Speichermaterials soll auch ein Tanksystem entworfen und gebaut werden, welches in Kombination mit einer Hochtemperatur-PEM Brennstoffzelle (Arbeitstemperatur bis 200 Grad Celsius) betrieben werden kann. Die deutschen Partner des Konsortiums besitzen langjährige Erfahrung und Expertise in der Entwicklung von Wasserstoff-Speichermaterialien. Informationsaustausch mit den chinesischen Partnern ist geplant und es wurde vereinbart, dass sich die Programme beider Länder gegenseitig unterstützen und ergänzen sollen. Arbeitsplanung: Als nanokompositische Speichermaterialien wurden Systeme basierend auf Boranaten und Amiden ausgewählt, welche mit Magnesiumhydrid Nanokomposite bilden, die Wasserstoff reversibel aufnehmen und abgeben können. Um die Detailprozesse beim Wasserstoffaustausch besser verstehen zu können, sind in-situ Experimente geplant, bei denen das Umwandlungsverhalten des Materials und mögliche Zwischenprodukte untersucht werden. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen sollen katalytisch wirkende Zusätze ausfindig gemacht werden, welche die H Aufnahme und -Abgabe des Kompositmaterials erleichtern. Dies wird geprüft anhand des Verhaltens der Einzelkomponenten des Komposits und am Komposit selbst (MPI, FZK). FZK wird hier in Abstimmung mit MPI-KF Teilaufgaben übernehmen und neben der Synthese bestimmter Komposite insbesondere verschiedene aufwändige Charakterisierungsmethoden anwenden, wie z.B. in-situ Röntgendiffraktometrie u
Das Projekt "NanoPOP - Mikrobielle Synthese und Recycling von Hybrid Palladium-Nanokatalysatoren und ihre Anwendung für die Behandlung von persistenten Umweltschadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Professur für Physikalische Chemie , Elektrochemie durchgeführt. Im Verbundprojekt NanoPOP entwickeln 7 Partner Strategien zur ressourceneffizienten Nutzung recyclebarer und recycelter Edelmetalle als effektive Dehalogenierungskatalysatoren zum Abbau persistenter Organohalogenverbindungen in Wasser. Arbeitsziel des Partners aus TU Dresden ist die Charakterisierung biologisch und chemisch synthetisierter Pd-Hybrid-Katalysatoren und die chemische Herstellung von Referenzmaterialien . Im Hinblick auf Materialeffizienz, stehen die Recyclingfähigkeit und die Resistenz der Nanopartikel im Langzeittest und der Schutz durch hydrophobe chemisch oder biologisch aufgebrachte Schichten im Vordergrund. Die Charakterisierungstechniken beinhalten TEM und hochaufgelöste TEM, DLS, und XRD-Messungen und geben Aufschluss über Partikelgrösse, Partikelgrössenverteilung, Struktur und Zusammensetzung. FTIR- und konfokale Raman-Spektroskopie werden genutzt, um Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit der Nanopartikel zu erhalten.
Das Projekt "Reversible Reaktionen anorganischer Salze mit Alkoholen zur Wärmespeicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Lüneburg, Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie (INUC) durchgeführt. Das Forschungsvorhaben bezieht sich auf den parallel eingereichten NIH-Antrag des ungar. Partners und dient der Vorbereitung einer ungarisch-deutschen Forschungskooperation zur Evaluierung der praktischen Nutzbarkeit der Reaktion von Salzen mit Alkoholen wie Methanol für Wärmespeicheranwendungen. Es werden folgende Forschungsziele verfolgt: Kenntnisse geeigneter Salze für Wärmespeicheranwendungen, Methode zur kontrollierten Generierung von Alkoholdampf, Ermittlung der Reaktionswärme und der nutzbaren Temperaturen ausgewählter Salze, Informationen zu Phasenumwandlungen während der Wärmeein- und -ausspeicherung, Daten zu Zyklenstabilität, Wärmeleistung (Ein- und Ausspeicherung) und Reaktionskinetik der relevanten Salze, Kenntnisse zur Einsetzbarkeit der Reaktion von Salzen mit Alkoholen für praktische Wärmespeicheranwendungen. Die Vorhabensziele sollen durch folgende Methoden und Instrumente erreicht werden: 1. Kalorimetrische und gravimetrische Untersuchung der Reaktion zwischen Salzen und Alkoholen mittels gekoppelter Thermogravimetrie/Kalorimetrie (TGA/DSC, bereits vorhanden). Hierfür wird ein Alkoholdampfgenerator aus Glasgeräten gebaut. 2. Untersuchung der Phasenänderungen und strukturellen Änderungen während der Reaktionen beim ungarischen Partner mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) und Rasterelektronenmikroskopie (REM) sowie der aktiven Oberfläche mittels Gas-Adsorptionsmessungen (BET).
Das Projekt "Thermochemische Simulation und experimentelle Untersuchungen zur Ansatzbildung in Kohledampferzeugern am Beispiel rheinischer Braunkohle; Hochtemperatur-Pulverdiffraktometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen durchgeführt. Hochtemperatur-Röntgendiffraktometrie (HT-XRD) Messungen in dem geplanten Projekten 'Thermochemische Simulation und experimentelle Untersuchungen der Ansatzbildung in Kohledampferzeugern; Teilprojekt: Thermochemische Simulation' und den laufenden Projekten 'Untersuchung neuer Verfahrenskonzepte zur Trockenentschwefelung für das 55 Prozent-plus-IGCC-Kraftwerk' und 'Vergasung von Kohlenwasserstoffen und Slurries durch Hochdruck-Partialoxidation (- HP-POX -)' sollen zum einen die Modellgüte thermodynamischer Modelle (Thermochemische Simulation) verbessern, zum anderen zur Aufklärung mechanistischer Zusammenhänge bei der Katalysatordegradation der Schwefelabscheidung (Trockenentschwefelung) und den Spurstoffpfaden (HP-POX) beitragen. Die HT-XRD Messungen gliedern sich in Messungen an Sulfat- und Oxidmischungen (Thermochemische Simulation), Messungen an Schwefelablagerungen (Trockenentschwefelung), Messungen an Ansätzen und Rückständen der Hochdruck-Partialoxidation und Messungen an Katalysatoren (Trockenentschwefelung, HP-POX). Die Ergebnisverwertung erfolgt in den einzelnen Projekten, auf deren Projektanträge verwiesen wird.
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