Das Projekt "Innovative nanostrukturierte Materialien und flexible Elektroden für Batterien und Superkondensatoren der nächsten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Das dargestellte Verbundvorhaben konzentriert seine Kernkompetenzen auf Strategien zur Entwicklung fortschrittlicher funktioneller Materialien, um sichere und umweltfreundliche Hochleistungs-Kathoden und - Anoden, Elektrolytmembrane und intelligente Kohlenstoff-Textilelektroden für die Realisierung flexibler Energiespeicher zu erzielen. Dabei zielt INNENERMAT auf ein Konzept zur Hybridisierung von Hochenergie-Li-S-Batterie mit Hochleistungs-Superkondensator ab.
Das Projekt "Teilvorhaben: Elektrochemische Charakterisierung und Analyse von Zersetzungsprozessen optimierter Elektrolyte für Superkondensatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Technische Chemie und Umweltchemie - Center for Energy and Environmental Chemistry durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung innovativer Super- oder Ultrakondensatoren (EDLCs), die hohe Betriebsspannungen von bis zu 3.4 V bei gleichzeitig hohen Temperaturen (größer als 60 Grad Celsius) ermöglichen. Hierbei soll das tatsächliche Verhalten von neuartigen Materialien in industriellen Zellformaten im Vordergrund stehen. Von besonderem Interesse ist die Gasentwicklung bei Temperaturen von über 50 Grad Celsius und Spannungen von über 3 V, da diese in Laborzellen bisher kaum vorhergesagt werden konnte, in industriellen Zellformaten jedoch eine große Rolle spielt. Das Projekt zielt somit darauf ab, die Leistungs- und Energiedichte von Ultrakondensatoren um bis zu 42% zu steigern und gleichzeitig die Kosten in der Anwendung (durch verminderte Anforderungen an Kühlsysteme) zu senken. Um dieses Ziel zu erreichen, sollen die im ULTIMATE Projekt (Förderkennzeichen 03ET6131) identifizierten, vielversprechenden Materialien (u.a. gekrümmtes Graphen mit 60% erhöhter Energiedichte) mit erweiterten Methoden digital simuliert sowie elektrochemisch und physikalisch analysiert werden, um die Mechanismen der Gasentwicklung zwischen Elektrode und Elektrolyt zu identifizieren. Anschließend sollten auf Basis der Ergebnisse neue Materialkombinationen - insbesondere im Bereich Binder und Elektrolyt - im Labormaßstab getestet und in industriellen Zellformaten demonstriert werden. Als Teilvorhaben soll das CEEC der FSU Jena die neuen Elektrolyte elektrochemisch charakterisieren, sowie Zersetzungsprozesse bei erhöhter Betriebsspannung untersuchen. Des Weiteren soll durch die Analyse des entstehenden Gasgemisches ein besseres Verständnis der Gasbildung erzielt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gasentwicklung in Superkondensatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Skeleton Technologies GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung innovativer Super- oder Ultrakondensatoren (EDLCs), die hohe Betriebsspannungen von bis zu 3.4 V bei gleichzeitig hohen Temperaturen (größer als 60 Grad Celsius) ermöglichen. Hierbei soll das tatsächliche Verhalten von neuartigen Materialien in industriellen Zellformaten im Vordergrund stehen. Von besonderem Interesse ist die Gasentwicklung bei Temperaturen von über 50 Grad Celsius und Spannungen von über 3 V, da diese in Laborzellen bisher kaum vorhergesagt werden konnte, in industriellen Zellformaten jedoch eine große Rolle spielt. Das Projekt zielt somit darauf ab, die Leistungs- und Energiedichte von Ultrakondensatoren um bis zu 42% zu steigern und gleichzeitig die Kosten in der Anwendung (durch verminderte Anforderungen an Kühlsysteme) zu senken. Um dieses Ziel zu erreichen, sollen die im ULTIMATE Projekt (Förderkennzeichen 03ET6131) identifizierten, vielversprechenden Materialien (u.a. gekrümmtes Graphen mit 60% erhöhter Energiedichte) mit erweiterten Methoden digital simuliert sowie elektrochemisch und physikalisch analysiert werden, um die Mechanismen der Gasentwicklung zwischen Elektrode und Elektrolyt zu identifizieren. Anschließend sollten auf Basis der Ergebnisse neue Materialkombinationen - insbesondere im Bereich Binder und Elektrolyt - im Labormaßstab getestet und in industriellen Zellformaten demonstriert werden. Als Teilvorhaben soll die Skeleton Technologies GmbH zum einen die Überführbarkeit aller zu entwickelnden Konzepte in die Anwendung überprüfen, zum anderen sollen zum Ende des Projektes Demonstrator-Ultrakondensator-Zellen gefertigt werden, welche eine hohe Betriebsspannung ermöglichen und die erfolgreiche Entwicklung der Elektroden und Elektrolyte in der industriellen Anwendung betätigen.
Das Projekt "Superkondensatoren zur Lebensdaueroptimierung von Batterie-Hybridspeichersystemen - Auslegungsmethoden und Regelungsalgorithmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Skeleton Technologies GmbH durchgeführt. Für Anwendungen mit kurzzeitigen hohen Leistungsspitzen sind Batteriesysteme als Energiespeicher wirtschaftlich oft nicht sinnvoll, weil sie entweder auf Leistung überskaliert werden müssen oder sehr schnell das Ende ihrer Lebensdauer erreichen. In solchen Anwendungsfällen ist es sinnvoll, Batterien mit Superkondensatoren als Hochleistungsspeicher zu kombinieren, um Batterien von den Leistungsspitzen zu entlasten. Dafür sind aber Regelungssysteme notwendig, die Baugröße, Lebensdauer und Kosten des Speichersystems berücksichtigen und das System entsprechend der Anwendungssituation ansteuern. Beispielhafte Anwendungsfälle, in denen solche Hybridspeichersysteme sinnvoll zum Einsatz kommen können, sind - Anlagen zur transienten Netzstützung für schnelle Primärregelung und synthetische Trägheit, - Elektrofahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, mit begrenzter Reichweite und häufigen Anfahr- und Bremsvorgängen. Es ist qualitativ bekannt, dass in solchen Anwendungsfällen durch Kombination mit Superkondensatoren die Lebensdauer der Batterien deutlich verbessert werden kann, wodurch sich wiederum eine Verringerung der erforderlichen Batteriekapazität und eine Verbesserung der Systemkosten über die Gesamtlebensdauer (Total Cost of Ownership) ergibt. Jedoch fehlen bisher die Werkzeuge, die eine systematische Systemauslegung und Betriebsoptimierung unter Berücksichtigung des Einflusses der Betriebsparameter auf die Alterung erlauben. Zielsetzung des vorgeschlagenen Verbundvorhabens ist es daher, eine geeignete Methodik und darauf basierende Auslegungswerkzeuge und Regelungsverfahren für den anwendungsübergreifenden Einsatz von Hybridspeichersystemen zu entwickeln. Übergeordnete Zielsetzung ist es, den Einsatz von Batteriespeichersystemen für Hochleistungsanwendungen zu erschließen, in denen bisher eine wirtschaftliche Anwendung nicht möglich war.
Das Projekt "Teilprojekt: Auslegungen von Hybridspeichersysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AVL Deutschland GmbH durchgeführt. Für Anwendungen mit kurzzeitigen hohen Leistungsspitzen sind Batteriesysteme als Energiespeicher wirtschaftlich oft nicht sinnvoll, weil sie entweder auf Leistung überskaliert werden müssen oder sehr schnell das Ende ihrer Lebensdauer erreichen. In solchen Anwendungsfällen ist es sinnvoll, Batterien mit Superkondensatoren als Hochleistungsspeicher zu kombinieren, um Batterien von den Leistungsspitzen zu entlasten. Dafür sind aber Regelungssysteme notwendig, die Baugröße, Lebensdauer und Kosten des Speichersystems berücksichtigen und das System entsprechend der Anwendungssituation ansteuern. Beispielhafte Anwendungsfälle, in denen solche Hybridspeichersysteme sinnvoll zum Einsatz kommen können, sind - Stationäre Speicher zur transienten Netzstützung für schnelle Primärregelung und synthetische Trägheit. - Elektrofahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, mit begrenzter Reichweite und häufigen Anfahr- und Bremsvorgängen, Es ist qualitativ bekannt, dass in solchen Anwendungsfällen durch Kombination mit Superkondensatoren die Lebensdauer der Batterien deutlich verbessert werden kann, wodurch sich wiederum eine Verringerung der erforderlichen Batteriekapazität und eine Verbesserung der Systemkosten über die Gesamtlebensdauer (Total Cost of Ownership) ergibt. Jedoch fehlen bisher die Werkzeuge, die eine systematische Systemauslegung und Betriebsoptimierung unter Berücksichtigung des Einflusses der Betriebsparameter auf die Alterung erlauben. Zielsetzung des vorgeschlagenen Verbundvorhabens ist es daher, eine geeignete Methodik und darauf basierende Auslegungswerkzeuge und Regelungsverfahren für den anwendungsübergreifenden Einsatz von Hybridspeichersystemen zu entwickeln. Übergeordnete Zielsetzung ist es, den Einsatz von Batteriespeichersystemen für Hochleistungsanwendungen zu erschließen, in denen bisher eine wirtschaftliche Anwendung nicht möglich war.
Das Projekt "Teilvorhaben: Speichersystemoptimierung basierend auf elektrochemischen Alterungsmodellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik durchgeführt. Für Anwendungen mit kurzzeitigen hohen Leistungsspitzen sind Batteriesysteme als Energiespeicher wirtschaftlich oft nicht sinnvoll, weil sie entweder auf Leistung überskaliert werden müssen oder sehr schnell das Ende ihrer Lebensdauer erreichen. In solchen Anwendungsfällen ist es sinnvoll, Batterien mit Superkondensatoren als Hochleistungsspeicher zu kombinieren, um Batterien von den Leistungsspitzen zu entlasten. Dafür sind aber Regelungssysteme notwendig, die Baugröße, Lebensdauer und Kosten des Speichersystems berücksichtigen und das System entsprechend der Anwendungssituation ansteuern. Beispielhafte Anwendungsfälle, in denen solche Hybridspeichersysteme sinnvoll zum Einsatz kommen können, sind - Stationäre Speicher zur transienten Netzstützung für schnelle Primärregelung und synthetische Trägheit. - Elektrofahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, mit begrenzter Reichweite und häufigen Anfahr- und Bremsvorgängen. Bisher fehlen die Werkzeuge, die eine systematische Systemauslegung und Betriebsoptimierung unter Berücksichtigung des Einflusses der Betriebsparameter auf die Alterung erlauben. Zielsetzung des vorgeschlagenen Verbundvorhabens ist es daher, eine geeignete Methodik und darauf basierende Auslegungswerkzeuge und Regelungsverfahren für den anwendungsübergreifenden Einsatz von Hybridspeichersystemen zu entwickeln um den Einsatz von Batteriespeichersystemen für Hochleistungsanwendungen zu erschließen, in denen bisher eine wirtschaftliche Anwendung nicht möglich war.
Das Projekt "Teilprojekt: Superkondensatorkomponenten für Hybridspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Skeleton Technologies GmbH durchgeführt. Für Anwendungen mit kurzzeitigen hohen Leistungsspitzen sind Batteriesysteme als Energiespeicher wirtschaftlich oft nicht sinnvoll, weil sie entweder auf Leistung überskaliert werden müssen oder sehr schnell das Ende ihrer Lebensdauer erreichen. In solchen Anwendungsfällen ist es sinnvoll, Batterien mit Superkondensatoren als Hochleistungsspeicher zu kombinieren, um Batterien von den Leistungsspitzen zu entlasten. Dafür sind aber Regelungssysteme notwendig, die Baugröße, Lebensdauer und Kosten des Speichersystems berücksichtigen und das System entsprechend der Anwendungssituation ansteuern. Beispielhafte Anwendungsfälle, in denen solche Hybridspeichersysteme sinnvoll zum Einsatz kommen können, sind - Anlagen zur transienten Netzstützung für schnelle Primärregelung und synthetische Trägheit, - Elektrofahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, mit begrenzter Reichweite und häufigen Anfahr- und Bremsvorgängen. Es ist qualitativ bekannt, dass in solchen Anwendungsfällen durch Kombination mit Superkondensatoren die Lebensdauer der Batterien deutlich verbessert werden kann, wodurch sich wiederum eine Verringerung der erforderlichen Batteriekapazität und eine Verbesserung der Systemkosten über die Gesamtlebensdauer (Total Cost of Ownership) ergibt. Jedoch fehlen bisher die Werkzeuge, die eine systematische Systemauslegung und Betriebsoptimierung unter Berücksichtigung des Einflusses der Betriebsparameter auf die Alterung erlauben. Zielsetzung des vorgeschlagenen Verbundvorhabens ist es daher, eine geeignete Methodik und darauf basierende Auslegungswerkzeuge und Regelungsverfahren für den anwendungsübergreifenden Einsatz von Hybridspeichersystemen zu entwickeln. Übergeordnete Zielsetzung ist es, den Einsatz von Batteriespeichersystemen für Hochleistungsanwendungen zu erschließen, in denen bisher eine wirtschaftliche Anwendung nicht möglich war.
Das Projekt "Energetische und stoffliche Kopplung einer Biogasanlage mit einer Bioraffinerie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik (440), Fachgebiet Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe (440f) durchgeführt. Im Sinne der nachhaltigen Bioökonomie ist es sinnvoll, dezentrale Bioraffinerien zu betreiben. Das Konzept der Universität Hohenheim basiert auf der Kopplung mit einer Biogasanlage, die hier bezüglich Energie- und Massenflüsse weiter ausgearbeitet werden soll. Das Konzept beinhaltet eine landwirtschaftliche Bioraffinerie, die dezentral lokal erzeugte Biomasse in Plattformchemikalien herstellt. Der Fokus liegt bei Lignocellulosen, aus denen Hydroxymethylfurfural (HMF), Furfural (Fu) und Lignin erzeugt werden. Aus dem HMF können dann in größeren, zentralen Anlagen PEF für Verpackungen oder Fasern hergestellt werden. HMF selbst kann, wie auch Fu, als Ersatz für Formaldehyd in Harzen, z.B. für Spanplatten genutzt werden. Dies sind nur einige Beispiele, so können aus HMF auch Polyamide wie Nylon 6 und Nylon 6,6 hergestellt werden, oder als Zusatz in der Nahrungsmittel - und Pharmaindustrie dienen. Lignin kann als Füllmaterial zu Harzen zugesetzt werden, oder zu Phenolen gespalten werden, um damit selbst zu den Bestandteilen von Harzen werden. Eine andere Anwendung ist die Umwandlung zu hochwertigen Kohlenstoffmaterialien für Elektroden und Superkondensatoren. In diesem Projekt wird die energetische und stoffliche Kopplung mit einer Biogasanlage, zunächst am Beispiel der Versuchsanlage im 'Unteren Lindenhof', berechnet werden. Dieser Ansatz wird anschließend verallgemeinert, um das Gesamtpotenzial und geeignete Standorte für Deutschland zu ermitteln.
Das Projekt "INNENERMAT - Innovative nanostrukturierte Materialien und flexible Elektroden für Batterien und Superkondensatoren der nächsten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VARTA Microbattery GmbH durchgeführt. In diesem Teilvorhaben sollen neue Ansätze auf dem Gebiet der Elektroden-herstellung und -zusammensetzung angewandt werden, um die kohlenstoffbasierte Kathode im Hinblick auf Zyklenstabilität, Speicherkapazität, Polysulfidretention und Flexibilität weiterzuentwickeln. Bei der Optimierung von Zusammensetzung, Struktur und Herstellung der neuen Kathode unter Verwendung verschiedener Kohlenstoffmaterialien und Verfahren der Schwefelinfiltration, wird die umweltfreundliche Verarbeitbarkeit der Materialien und die Möglichkeit der einfachen Skalierung im Vordergrund stehen. Zur Realisierung einer flexiblen Zelle wird zusätzlich das Konzept der flexiblen Anode erarbeitet. Des weiteren wird der von Partnern erhaltene Feststoff-Polymerelektrolyt charakterisiert und zusammen mit den entwickelten Elektroden in der flexiblen Zelle aufgebaut. Dabei soll die Speicherkapazität sowie Zyklenfestigkeit in Laborzellen auf 1000 mAh/g Schwefel und 1000 Zyklen erhöht werden. Übergeordnetes Ziel ist dabei die Weiterentwicklung der Li-S Technologie im Sinne einer Erhöhung des TRL von TRL 3 auf TRL 6-7. Das DLR wird auf folgende Weise zu diesem Vorhaben beitragen: (Text abgebrochen)
Das Projekt "INNENERMAT - Innovative nanostrukturierte Materialien und flexible Elektroden für Batterien und Superkondensatoren der nächsten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Das dargestellte Verbundvorhaben konzentriert seine Kernkompetenzen auf Strategien zur Entwicklung fortschrittlicher funktioneller Materialien, um sichere und umweltfreundliche Hochleistungs-Kathoden und - Anoden, Elektrolytmembrane und intelligente Kohlenstoff-Textilelektroden für die Realisierung flexibler Energiespeicher zu erzielen. Dabei zielt INNENERMAT auf ein Konzept zur Hybridisierung von Hochenergie-Li-S-Batterie mit Hochleistungs-Superkondensator ab. Herausforderungen die im Projekt für die Entwicklung von Li-Schwefel-Batterien und Superkondensatoren bearbeitet werden, beinhalten die Materialsynthese und -optimierung; das Design von flexible Elektroden mit definierten strukturellen Eigenschaften; die Fertigung, Prüfung und Sicherheit von Superkondensatoren und Li-S-Batteriezellen, als auch ein Proof-of-Concept der entwickelten Komponenten und eine techno-ökonomische Bewertung der daraus entwickelten Energiespeicher. Das Konsortium nutzt dabei Synergien, da in beiden Energiespeichersystemen grundlegend ähnliche Elektroden verwendet werden können. Alle Forscher werden fortschrittliche Methoden der Materialwissenschaften, der Ingenieurwissenschaften, der Elektrochemie und der Energietechnologien anwenden. Wobei der Verbreitung und der Nutzung von Ergebnissen besondere Bedeutung zukommen wird.
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| Bund | 47 |
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| offen | 47 |
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