Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NB Technologies GmbH durchgeführt. Das Projekt befasst sich mit der Trinkwasseraufbereitung mittels Membran-Filtertechniken und Einsatz von Dielektrophorese (DEP). DEP zeigt vielversprechende Effekte zur Reduzierung von Fouling auf Membranoberflächen mit moderatem Energieeinsatz und geringen laufenden Kosten. Die Erzeugung eines elektrischen Feldes erfolgt durch eine aufeinander abgestimmte Anordnung von Elektroden zwischen den Membranschichten. Gegenstand des Vorhabens ist die Erzeugung der metallischen Elektroden auf den Membranen mittels Siebdrucktechniken als kostengünstige Technologie. Aufgrund der Anforderung an die Ortsauflösung sollen neuartige Siebe mit hoher Präzision und Verzugsfreiheit erstellt und zum Einsatz kommen. Die wesentlichen Schritte im Arbeitsplan sind: - Auswahl von Pasten, Auslegung der Parameter für Siebdrucksiebe - Erste Testdrucke auf Membrane für Filtereinheiten zur Erfassung der Ausgangssituation - Anpassung von Siebdruckträgern hinsichtlich der Kenngrößen; NBT plant metallfolienbasierte Träger zu verwenden; dazu werden verschiedene Designvariationen erstellt, Muster hergestellt und zu Testsieben verarbeitet; - Prüfung alternativer Druckträger, falls Konzept nicht zum Ziel führt; - In verschiedenen Iterationen werden die Testsiebe im Druck auf den Membranen überprüft; - Für die Demonstratorherstellung im Gesamtprojekt werden Muster der Membranen im Siebdruck mit Elektroden hergestellt.
Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung durchgeführt. Ziel des Projektes REMEMBER ist die Entwicklung einer neuartigen Dielektrophorese(DEP)-Membran zur Reduzierung von Fouling- und Scalingeffekten während des Filterprozesses von Wasser. Dazu sollen keramische oder polymere Membranoberflächen mittels Printingverfahren mit dünnen Leiterbahnen und Elektroden ausgestattet und anschließend durch einen innovativen Prozess mit einer Titanoxid-Beschichtung als Schutzschicht und Dielektrikum versehen werden. Zur Verbesserung der Membraneigenschaften kann weiterhin eine lokale Behandlung der funktionalisierten Membranoberfläche mittels Laser erfolgen. Alle Verfahren sollen inline unter Atmosphärendruck anwendbar sein, um dadurch kostengünstige Filter mit einer erhöhten Effizienz und Lebensdauer herstellen zu können. Die Funktionsweise der auf diesen innovativen Membranen basierenden Filtermodule wird zudem im Rahmen von praxisnahen Versuchen getestet. Im Einzelnen sollen im Rahmen des Projekts die folgenden Teilziele erarbeitet werden: - Auslegung von Elektrodengeometrien sowie Anpassung an die spezifische Anwendung - Erzeugung metallischer Elektroden mittels Siebdruck (Nano-Metallpartikeldispersion) - Entwicklung eines Beschichtungsverfahrens auf Basis eines atmosphärischen (plasma-gestützten) Gasphasenabscheidungsprozesses für die Erzeugung von TiOx-Schichten - Eignung einer UV-Laserbehandlung für die lokale Mikrostrukturierung der beschichteten Elektroden, Verdichtung der Beschichtung und Entschichtung auf der Membranoberfläche - Membrantest hinsichtlich der Anwendungsbereiche und Geometrien der Filtermodule - Festlegung von Spannungs- und Frequenzbereichen für einen optimalen Betriebspunkt - Aufbau von Filtermodulen und Filtersystemen basierend auf den neuartigen Membranen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung wieder aufladbarer Zink-Anoden- und Sauerstoff-Kathodenpasten und deren Druckbarkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VARTA Microbattery GmbH durchgeführt. Für die Speicherung regenerativer Energie werden große Speicher im Bereich 5 - 1000 kWh gebraucht. Diese können in Haushalten, Wohnblocks eingesetzt werden, aber auch im Niederspannungsnetz oder an Solar- bzw. Windkraftwerken. Anforderungen an diese Speicher sind hauptsächlich - Lebensdauer - Kosten - Langfristige Verfügbarkeit der aktiven Materialien und Katalysatoren - Intrinsische Sicherheit durch wässrigen Elektrolyten - Recyclingfähigkeit aller Materialien in geschlossenen Stoffkreisläufen Dies soll erreicht werden durch den Einsatz einer völlig neuen Technologie. Zum einen wird die sehr umweltfreundliche Zink/Luft-Technologie eingesetzt. Sie garantiert hohe Energiedichten mit langer Lebensdauer bei einfacher und umweltfreundlicher Zyklisierbarkeit. Ferner wird die kostengünstige Siebdrucktechnologie im Rolle-zu-Rolle-Verfahren genutzt. Dadurch werden die Maschinenkosten und die proportionalen Herstellkosten gesenkt. Das Teilvorhaben bearbeitet zwei Stränge parallel. Zum einen werden mit den Partnern Grillo und UBt gemeinsam neue Materialien und Rezepturen für wiederaufladbare Zink/Luft-Zellen erforscht. Zum anderen wird schon zu Beginn Wert darauf gelegt, dass diese Rezepturen von den Partnern HdM und Elmeric in die Prozesse der Siebdrucktechnik integriert werden können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Drucktechnik im Labormaßstab und Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule der Medien Stuttgart, Forschung und Transfer, Institut für Angewandte Forschung (IAF) - Innovative Anwendungen und Drucktechnik durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist es, mit Hilfe der Strukturierungsmöglichkeiten der Drucktechnologien alle funktionalen sowie nicht funktionalen Schichten zu generieren, die für eine Realisierung funktionsfähiger Zink/Luft-Batterien für die stationäre Speicherung regenerativ erzeugter Energie benötigt werden. Drucktechnologien wie der Siebdruck bieten einen hohen Freiheitsgrad in Bezug auf die realisierbaren Schichthöhen der zu verarbeitenden Druckpastensysteme sowie auf die Skalierbarkeit der Fertigungsprozesse. Im Labormaßstab erprobte Druckprozesse im Sheet-to-Sheet-Verfahren können auf kontinuierlich arbeitende Roll-to-Roll-Systeme mit hohem Produktionsvolumen übertragen werden. Die Herstellung kostengünstiger und wieder aufladbarer Zink/Luft-Batterien mit Kosten unter 50 Euro/kWh als stationäre Speicher rückt somit in erreichbare Nähe und wird in PrintEnergy angestrebt. An den Einrichtungen und Anlagen der HdM werden die u.a. von den Projektpartnern zur Verfügung gestellten Materialien zur Herstellung von Zink/Luft-Batterien umfassenden drucktechnischen Untersuchungen unterzogen. Je nach Anwendung (Ableiter bzw. Ladungssammler, Elektroden, Elektrolyt/Separator, Versiegelung) werden unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Strukturfeinheit, Kantenschärfe, Oberflächenhomogenität und der aufgebrachten Dicke der gedruckten Schichten gestellt. In umfassenden Untersuchungen werden die für die Aufbringung der funktionalen Schichten in Frage kommenden Schablonentechniken und relevanten Einflussparameter evaluiert. Hierfür müssen die Oberflächenenergien der eingesetzten Substrate und die rheologischen Eigenschaften der formulierten Elektrodenpasten messtechnisch untersucht und optimiert werden. Weitere Arbeiten umfassen die Evaluation von Siegeltechnologien zur Verkapselung der Batterien sowie die elektrische und elektrochemische Charakterisierung der im Labormaßstab gefertigten Demonstratoren.