Das Projekt "Simulationsgestützte Entwicklung und Optimierung von HT-PEM-Stacks der 2. Designgeneration Kurztitel: HT-OptiGen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Anhalt (FH), Hochschule für angewandte Wissenschaften, Abteilung Köthen, Fachbereich 7 Angewandte Biowissenschaften und Prozesstechnik durchgeführt. Vorhabensziel: Das Projekt hat die simulationsgestützte Entwicklung und Optimierung von HT-PEM-Stacks einer neuen Designgeneration für die stationäre Energieversorgung zum Ziel. Die Stackentwicklung soll die Gesamtheit aller konstruktiv-funktionellen Gestaltungsmaßnahmen umfassen, die zur betriebstechnischen Optimierung und zur Erhöhung des Wirkungsgrades und der Leistungsdichte eines HT-PEM-Stacks führen. Es wird arbeitsteilig von den Projektpartnern durchgeführt. Dabei müssen Aufgaben in den Bereichen des Stack- und Systemkonzeptes, der Materialauswahl, der Konstruktion, der Fertigungstechnik, der Betriebs- und Testmethodik sowie der Erfassung relevanter Messgrößen und deren Auswertung bzw. Nutzung für Simulationsrechnungen bearbeitet werden. Neben der mathematischen Modellierung und Simulation soll die ortsaufgelöste Stromdichte- und Temperaturverteilungsmessung (SDV/TV) als wichtiges Werkzeug zur Analyse und Weiterentwicklung der Stackkonstruktion eingesetzt werden. Arbeitsplanung: Es soll erstmalig eine Zweiebenenmessung in HT-PEM-Stacks realisiert werden. 1. Entwickeln des System- und Konstruktionskonzepts für skalierbare HT-PEM-Stacks der neuen Designgeneration für stationäre Energieversorgung. 2. Konstruktion und Fertigung von HT-PEM-Short-Stacks der neuen Designgeneration in der ersten Entwicklungsversion 'Konzept-Stack'. 3. Konstruktion und Fertigung von HT-PEM-Short-Stacks der neuen Designgeneration in der zweiten optimierten Entwicklungsversion 'preOptiGen-Stack'.
Das Projekt "KMU-innovativ - EmSig: Echtzeitmessung der Stromdichte zur Steigerung der Ressourceneffizienz in galvanotechnischen Produktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung durchgeführt. Ziel des Projekts ist es ein Messsystem zu entwickeln, mit dessen Hilfe in Echtzeit eine genaue und quantitative Information über die Stromdichtenverteilung in einem Elektrolytbad ermittelt werden kann. Das unnötige Erzeugen örtlich zu hoher Schichtdicken kann damit vermieden und Rohstoffe und Energie in erheblichem Masse eingespart werden. Das Projekt gliedert sich in 6 Arbeitspakete. AP1: Auslegung und Realisierung der Messsonde (Prototyp)Für die Entwicklung der Messsonde werden die infrage kommenden elektrotechnischen Architekturen getestet es wird die erste für Galvanisiervorgänge geeignete Sondenelektronik aufgebaut. AP2: Labortests Diese Untersuchungen und Tests beginnen schon während des Baus der Messsonde. AP3: Entwicklung Mess- u. Steuerelektronik Die Mess- u. Steuerelektronik nimmt die von der Messsonde ausgegebenen Signale entgegen und stellt sie für den Anwender da.AP4: Auslegung und Realisierung der Messsonde (Nullserie)Die gesamte Sonde und Elektronik werden optimiert und auf Reproduzierbarkeit und Preis getrimmt. AP5: Feldtests Bei ausgewählten Galvanisierbetrieben, aus dem Kundenstamm des IPA wird das komplette System in der Praxis getestet. AP6: Dokumentationen Im Laufe des Projekts werden alle Aktivitäten und Ergebnisse genau dokumentiert.
Das Projekt "KMU-innovativ - EmSig: Echtzeitmessung der Stromdichte zur Steigerung der Ressourceneffizienz in galvanotechnischen Produktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Digalog Industrie-Mikroelektronik GmbH durchgeführt. Vorhabensziel: Ziel des Projekts ist es ein Messsystem zu entwickeln, mit dessen Hilfe in Echtzeit eine genaue und quantitative Information über die Stromdichtenverteilung in einem Elektrolytbad ermittelt werden kann. Das unnötige Erzeugen örtlich zu hoher Schichtdicken kann damit vermieden und Rohstoffe und Energie in erheblichem Masse eingespart werden. Arbeitsplan: Das Projekt gliedert sich in 6 Arbeitspakete. AP1: Auslegung und Realisierung der Messsonde (Prototyp) Für die Entwicklung der Messsonde werden die infrage kommenden elektrotechnischen Architekturen getestet es wird die erste für Galvanisiervorgänge geeignete Sondenelektronik aufgebaut. AP2: Labortests Diese Untersuchungen und Tests beginnen schon während des Baus der Messsonde. AP3: Entwicklung Mess- u. Steuerelektronik Die Mess- u. Steuerelektronik nimmt die von der Messsonde ausgegebenen Signale entgegen und stellt sie für den Anwender da. AP4: Auslegung und Realisierung der Messsonde (Nullserie) Die gesamte Sonde und Elektronik werden optimiert und auf Reproduzierbarkeit und Preis getrimmt. AP5: Feldtests Bei ausgewählten Galvanisierbetrieben, aus dem Kundenstamm des IPA wird das komplette System in der Praxis getestet. AP6: Dokumentationen Im Laufe des Projekts werden alle Aktivitäten und Ergebnisse genau dokumentiert. Geplante Ergebnisverwertung Die Verwertung erfolgt durch den Verkauf der entwickelten Messtechnik.
Das Projekt "Behandlung von Membrankonzentraten zur Entfernung neuartiger Spurenstoffe aus Abwasser - Elektrochemische Oxidation von Umkehrosmose-Konzentraten zum Abbau organischer Spurenstoffe (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Das Projekt befasst sich mit der elektrochemischen Oxidation von Umkehrosmose-Konzentraten (UOK) mittels Bor-dotierter Diamandanoden (BDD-Anoden) zur Entfernung organischer Spurenstoffe. Zur genauen Charakterisierung der bei der Oxidation relevanten Prozesse werden mittels unterschiedlicher Methoden die bei der Elektrolyse gebildeten Oxidantien identifiziert und - soweit möglich - quantifiziert. Die elektrochemischen Randbedingungen wie Stromdichte, pH, Ionenstärke, Auswahl der Elektroden werden derart optimiert, dass möglichst wenige toxikologisch relevante Oxidationsprodukte (OPs) gebildet werden. Dies gilt insbesondere für halogenierte Produkte, da diese in der Regel biologisch schwer abbaubar und auch toxikologisch relevant sind. Spezifische Summenparameter wie Summe der gebildeten halogenierten organischen Verbindungen (AOX) erlauben eine erste Einschätzung über die Bildung der toxikologisch relevanter OPs. Zur detaillierten Aufklärung der ablaufenden Prozesse wird gezielt die Transformation ausgewählter organischer Mikroverunreinigungen untersucht, indem die OPs mittels LS Tandem MS und NMR identifiziert werden. Hierzu werden auch solche Substanzen ausgewählt, für die bereits Informationen über deren Reaktionen mit O3 oder -OH beschrieben sind. Abschließend soll anhand von Labor-Batchversuchen mit Klärschlamm aus einer deutschen kommunalen Kläranlage geklärt werden, ob die identifizierten OPs biologisch abbaubar sind und somit eine möglichst vollständige Elimination bzw. Mineralisation zu erreichen ist. Eine erfolgreiche 'Detoxifizierung' der Membrankonzentrate mittels Elektrolyse wird die Verbreitung von Umkehrosmose und Nanofiltration zur Behandlung von Abwässern deutlich erhöhen. Die erzielten Ergebnisse werden in renommierten Zeitschriften wie 'Environmental Science and Technology' oder 'Water Research' veröffentlicht.
Das Projekt "Wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien zur Energiespeicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH durchgeführt. Das Ziel von ZnPLUS ist die wissenschaftliche Erforschung aussichtsreicher Konzepte für stationäre, wiederaufladbare Zink-Luft Batterien zur Speicherung von großen Energiemengen. Im Einzelvorhaben von ZBT erfolgen im AP 5.1 Strömungsuntersuchungen und -simulationen, mit dem Ziel, Daten für die Entwicklung einer optimalen Strukturierung der Stromableiterflächen bereitzustellen. Die Simulation bietet die Möglichkeit, viele verschiedene Oberflächenstrukturen zu überprüfen. Die Strömungsmessungen an wenigen Strukturen dienen der Validierung der Simulation. Im Arbeitspunkt 5.5 werden zur Überprüfung der Simulation und der optimalen Gestaltung der Stromableiter segmentierte Elektroden entwickelt. Hierbei sollen ortsaufgelöst die tatsächlich auftretenden Stromdichten / Spannungen gemessen und mit den Simulationen abgeglichen werden. Die Simulationen erfolgen mit Hilfe kommerzieller Strömungssimulations- (CFD-) Software, z.B. ESI CFD-Ace+. Im Labor wird für die Vermessung der Strömungen mit geeigneten Methoden, z.B. der Particle-Image-Velocimetry (PIV), ein optisch zugängliches Modell einer repräsentativen Zink-Luft-Zelle aufgebaut. Zur Zellsegmentierung werden die Elektroden von der Rückseite mit in einer Matrix angeordneten Kontakten versehen, mit denen lokal das Potenzial an der Elektrode gemessen werden kann. Messtechnik und Datenerfassung werden von ZBT aufgebaut, Betrieb und Messung erfolgen beim Partner UDE.
Das Projekt "Hochleistungselektrolyseur zur Wasserstofferzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde GmbH durchgeführt. Entwicklung einer alkalischen Hochleistungselektrolyse zur H2-Erzeugung fuer den Megawatt-Leistungsbereich, durch folgende Hauptmerkmale gekennzeichnet: - Betriebsdruck 30 bar; - Elektroden-Stromdichte 10 kA/m2; - Wirkungsgrad groesser 80 Prozent; - intermittierende Betriebsweise (automatische Anpassung bei Strom aus Photovoltaik oder Windgeneratoren) im Lastbereich 15 - 110 Prozent. Das entwickelte MW-Konzept wurde in einer 100 kW-Pilotanlage erfolgreich getestet.
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