Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es einen Beitrag zur sicheren Endlagerung hochradioaktiven Abfalls zu leisten. In diesem Kontext wollen wir ein auf atomarer Skala basierendes Prozessverständnis der Wechselwirkung von Actiniden und Spaltprodukten mit endlagerrelevanten Mineralen bzw. Mineraloberflächen erlangen, um so Retentionsmechanismen auf langen Zeitskalen zu verstehen. Dazu sind innerhalb des Gesamtprojekts folgende Arbeitspakete vorgesehen: a) Dreiwertige Actinide Pu, Am, Cm (Phosphate, Carbonate, Eisen(hydr)oxide) b) Vierwertige Actiniden Th, U, Np, Pu (Silicate, Sulfate, Carbonate, Phosphate, Sulfide, Eisen(hydr)oxide, LDH-Phasen) a) Cm(III), Am(III) und Eu(III) dotierte Calcite werden synthetisiert und die Besetzung der unterschiedlichen 'sites' wird mit Hilfe der TRLFS quantifiziert. Die maximale Beladung der Sekundärphase mit Actiniden wird aus diesen Daten extrapoliert werden. Mit dreiwertigen Actiniden und Lanthaniden dotierte Calcit Einkristalle werden nach ihrer Synthese an der Beamline in Argonne untersucht. Mit diesen Röntgenreflektometriemessungen wird die Struktur der Oberfläche der Calcitkristalle bestimmt. b) Th(IV) und Np(IV) dotierte Calcite werden im MFR synthetisiert. Einbau sowie Freisetzung der Actiniden wird quantifiziert und modelliert. Der Einfluss von Fremdionen auf die Bildung der An(IV):Calcit 'solid solutions' wird mit Hilfe von SEM und AFM untersucht. Durch XAS werden die Strukturparameter der Einbauspezies bestimmt.
Das Projekt "GEF 10-120 Low-Fouling und Chlor-resistente Umkehrosmose-Membranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Teilinstitut Makromolekulare Chemie durchgeführt. In diesem Projekt sollen neuartige Umkehrosmosemembranen für die Trinkwasseraufbereitung entwickelt werden, die im Vergleich zum Stand der Technik eine verbesserte Chlorresistenz und ein verbessertes Foulingverhalten aufweisen sowie eine vereinfachte Reinigung erlauben. Auf eine UF-Stützmembran aus sulfoniertem Polysulfon, wird eine trennaktive Schicht aus Polyamid oder Polysulfonamid/imid durch Grenzphasenpolykendensation aufgebracht. Die Low-Foulingeigenschaften werden durch direkten Einbau hydrophiler Amin-funktionalisierter Polymere (Poly(ethylenimin), Amin-terminiertes PEG, hochverzeigte amin-terminierte Polymere) in die trennaktive Schicht oder durch nachträgliche Oberflächenfunktionalisierung mit diesen Polymeren durch Nutzung der überschüssigen Säurechloridfunktionalitäten erhalten. Zur weiteren Unterstützung der Low-Foulingeigenschaften werden die hochverzeigten Polymere mit metallischen Nanopartikeln dotiert. Die hergestellten und modifizierten Membranen werden hinsichtlich Permeatfluss, Salzrückhaltung und Fouling charakterisiert. Es werden die Oberflächeneigenschaften wie Benetzung (Kontaktwinkel) und Ladung (Zeta-Pot.) sowie die Oberflächentopologie (AFM) bestimmt.
Das Projekt "Teilvorhaben A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme e.V. durchgeführt. Das Projektkonsortium arbeitet gemeinsam an der Definition und Standardisierung von Messungen physikalischer Parameter, insbesondere elektrischer Leitfähigkeiten an graphitischen und metallischen Bipolarplatten in Niedertemperatur- und Hochtemperatur-Anwendungen in Brennstoffzellensystemen. Gleichzeitig wird eine Messvorschrift erstellt und ein geeigneter Einzelmessplatz entwickelt. Das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme übernimmt die Funktion des Koordinators des Verbundprojektes und fungiert als direkter Ansprechpartner für die Förderinstitution. Zudem werden wissenschaftliche Aufgaben durchgeführt. Hier kommen beim DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme in-situ Messungen im NT- und/oder HT-Einzelzellenteststand inklusiver elektrochemischer Charakterisierung mit nachgelagerten post mortem Analysen, z.B. Oberflächenuntersuchungen mit bildgebenden Verfahren zum Einsatz. Für die Entwicklung einer geeigneten Messmethode zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit werden Messungen zur Ermittlung von Korrosionsströmen als Funktion der Elektrolytkonzentration und Temperatur bis 180 °C sowohl an graphitischen als auch metallischen Bipolarplatten durchgeführt. Außerdem erfolgen in-situ Messungen am NT- bzw. HT-Einzelzellenteststand unter möglichst realen Betriebsbedingungen für Brennstoffzellen, in denen über elektrochemische Messungen Kontakt- bzw. Übergangswiderstände bestimmt werden können. Anschließende post mortem Analysen mit bildgebenden Verfahren wie REM, Konfokalmikroskopie und AFM können dann mit den Leitfähigkeiten korreliert werden, um aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse die Entwicklung und den Aufbau eines Einzelmessplatzes zu begleiten. Durch Evaluierung technischer Optionen soll dann die spätere Umsetzung des Einzelmessplatzes in die laufende Fertigungsprozesskontrolle für Großserien vorbereitet werden. Unterstützend dazu erfolgt die Recherche nach Normen, Messtechniken und Vorschriften.
Das Projekt "Abschätzung der Umweltgefährdung durch Silber-Nanomaterialien - vom chemischen Partikel bis zum technischen Produkt - UMSICHT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel des Vorhabens ist es, für Silbernanopartikel (Ag-NP) grundlegende Daten zu Verhalten, Verbleib und Wirkung in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen zu erarbeiten sowie unter Berücksichtigung der Vorgehensweise nach REACH eine exemplarische Risikoabschätzung durchzuführen. Hierzu werden parallel freie Ag-NP mit klar definierten Eigenschaften und reale Ag-NP enthaltende Produkte (Beispiel: Textilien) in exemplarischen Nutzungsszenarien untersucht, um in einer Risikoanalyse zusammengeführt zu werden. Im Rahmen des Vorhabens werden zudem Methoden entwickelt, die den Nachweis von Ag-NP sowie die Beurteilung ihres ökotoxikologischen Gefährdungspotenzials in relevanten Umweltmedien bzw. 'kompartimenten ermöglichen. Das HI liefert die Datenbasis zu Ag-NP haltigen Textilien, Veränderungen in der Gebrauchsphase durch Reibung und Wäschepflege und stellen Referenztextilien her. 2. Arbeitsplanung Die Ag-NP haltigen Textilien werden charakterisiert (REM, AFM) und der Ag-Gehalt mit ICP-MS und AAS bestimmt. Die antimikrobielle Wirksamkeit wird im Neu- und gealterten Zustand mit Wirksamkeitstests bestimmt. An der Beschichtungsanlage und dem Laborfoulard werden Referenztextilien unter Variation der Verfahrensparameter hergestellt. Die Textilien werden gebrauchsspezifisch im Xenotester gealtert und die Veränderungen charakterisiert. Die Entstehung von Abrieb bei der Wäschepflege und die Veränderungen werden systematisch nach Haushalts- und industrieller Wäsche untersucht.
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 "Materialien und Komponenten für Batterien mit hoher Energiedichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Anorganische und analytische Chemie, Lehrstuhl Festkörperchemie , Materialwissenschaften, Arbeitsgruppe Wiemhöfer durchgeführt. Die Aktivitäten der Gruppen WWU/MEET sind in standortübergreifenden WING-Zentren konzentriert. Die Ziele betreffen zum einen die gezielte Entwicklung neuer und verbesserter Batteriekomponenten für Zellen mit hoher Energiedichte und zum anderen die Übertragung solcher Materialien in die Zellfertigung. Bei den Elektroden sind als Schwerpunkte Lithiummetall-Anoden, Kathodenmaterialien mit der Möglichkeit zu überstöchiometrischer Einlagerung von Lithium und 3D-strukturierte Kathoden für Lithium-Luft-Zellen zu nennen. Im Elektrolytbereich geht es um die Entwicklung daran angepasster, neuer Elektrolyte auf Basis von ionenleitenden Polymer-, Glas- und Keramikschichten sowie integrierte Schutzschichten. Die Arbeitsplanung der Gruppen der WWU und des MEET umfasst präparative Arbeiten zur Synthese von polymeren Elektrolytmaterialien, niedermolekularen Elektrolytzusätzen zu verschiedenen Kathodenstrukturen auf Oxid- und Kohlenstoffbasis sowie deren Kombination. Eng verzahnt damit ist die Zellfertigung am Standort Münster. Die bereitgestellten Materialien werden hier in reale Zellen verbaut, vermessen und schließlich auf Anwendbarkeit überprüft. Neben elektrochemischer Analytik werden die Gruppen aus Münster zur direkten Sicherstellung der Materialeigenschaften spektroskopische und bildgebende nanoanalytische Verfahren wie REM und AFM zur Untersuchung der Materialbeschaffenheit einsetzen.
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| Förderprogramm | 6 |
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