Das Projekt "HevyBat (heavy duty battery for vehicle hybridization)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HOPPECKE Advanced Battery Technology GmbH durchgeführt. Schwerpunkt des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen elektrochemischen Speichers für die Hybridisierung hin zu brennstoffzellenelektrischen Antrieben mit Wasserstoff und rein batterieelektrischen Antriebstechnologien für den Schwerlastverkehr. Die Entwicklung der Kernkomponente Batterie auf Basis neuartiger LTO Technologie erfolgt bis zum Test- und Funktionsmuster mit anschließendem Transfer der Entwicklungsergebnisse zur Evaluierung im Hinblick auf die Praxistauglichkeit der Elektromobilität in Referenzprojekten wie RiverCell2 und Ecotrain. Ziel ist es die Ausweitung der E-Fahrzeugflotten im Bereich des Schwerlast- und Güterverkehrs mit Fokus batterieelektrischer Mobilität (inkl. Hybridanwendungen) zu erreichen. Ein Schwerpunkt des Projekts ist die Materialauswahl für den elektrochemischen Speicher. Wie bereits beschrieben, soll dieser anodisch Titanat-basiert sein, was mit den vielen Vorteilen einer Nichtausbildung einer Solid-Electrolyte-Interphase begründet wird. Durch Kombination verschiedener Titanat-Anoden mit unterschiedlichen Kathodenmaterialien und Elektrolyten soll innerhalb des Projekts eine der Heavy Duty Applikation angepasste Zelllösung gefunden werden. Dazu soll eine Studie durchgeführt und in deren Ergebnis mit den besten Varianten Modellzellen gebaut und getestet werden. Das sich daraus ergebene Know-how soll bei der Selektion von am Markt vorhandener Titanatzellen angewendet werden. Die im Rahmen des Projektes gewonnen Ergebnisse im Bereich der Zellchemieentwicklung sollen in neuartige Prototypen einfließen und validiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Katalysatorentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Chemie - Physikalische Chemie, Arbeitsgruppe Photokatalyse & nachhaltige Rohstoffnutzung durchgeführt. Es soll unter Verwendung potentiell nachhaltig gewinnbarer Additive die Validierung einer neuen Rohstoffbasis untersucht werden, die die Nutzung von CO2 als Rohstoff für Chemikalien in einem photokatalytischen Recyclingprozess vorsieht. Eine Erhöhung der Produktausbeute um mehrere Größenordnungen ist das vorrangige Ziel. Angestrebte Produkte sind Methan, Synthesegas (CO+H2) und Kohlenwasserstoffe. In enger Verzahnung zueinander werden 1) die Prozessführung bzw. die Art des Additivs, und 2) der Photokatalysator selbst gezielt optimiert. Um die erzielten Umsätze und Produktausbeuten in den neuen Reaktionsführungen der CO2-Reduktion im Sinne der ökologischen und ökonomischen Sinnhaftigkeit kritisch bewerten zu können, werden 3) Nachhaltigkeitsbetrachtungen angestellt. Die Aufteilung der Arbeitspakete erfolgt hinsichtlich der Kernkompetenzen der Projektpartner: Die Katalysatorentwicklung wird von der Arbeitsgruppe von M. Wark bearbeitet. Die Prozessoptimierung erfolgt in der AG Strunk, unter Einsatz des Gasphasen-Photoreaktors aus dem Vorgängerprojekt. Die Nachhaltigkeitsanalysen werden von der AG Patyk aufgestellt. Der hier betrachtete Arbeitsplan der AG Wark umfasst zwei Schwerpunkte. Im ersten Schwerpunkt sollen elektrisch-leitende TiO2-Dünnfilme mit strukturell-geordneter Mesoporenstruktur über elektrochemische Abscheidung mit ZnO-Clustern beladen werden, um sehr viele Kontaktstellen zwischen TiO2 und ZnO zu schaffen, die als hochaktive Zentren für die CO2-Reduktion bzw. das Dry-Reformieren agieren. Der zweite Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung Titanat-basierter Photokatalysatoren mit optimierten Stöchiometrien der Zusammensetzung. Die Auswirkungen der einzelnen synthetischen Optimierungsschritte werden, in enger Abstimmung und Rückkopplung mit den photokatalytischen Tests in der Gruppe Strunk und den Vorschlägen zur Nachhaltigkeitsoptimierung aus der Gruppe Patyk untersucht.
Das Projekt "Substitutionsmoeglichkeiten von Bor in Borosilicatglaesern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) durchgeführt. Borsilicatglaeser z.B. vom 3,3-Typ besitzen wegen ihrer guten chemischen und thermischen Eigenschaften eine wichtige Stellung in der Gruppe der technischen Glaeser. Wegen der vollkommenen Importabhaengigkeit der Bundesrepublik Deutschland von vorhaltigen Rohstoffen wuerde eine Verknappung direkte Auswirkungen auf die Verfuegbarkeit solcher Glaeser haben. Die Untersuchungen hatten zum Ziel, den Borgehalt in Glaesern durch Kombinationen von Erdalkalioxiden, ZnO und TiO2 zu senken. Messungen der Ausdehnungskoeffizienten, Viskositaeten und chemischen Bestaendigkeiten zeigten Moeglichkeiten, den B2O3 Gehalt um bis zu 50 Prozent zu senken, wobei die wesentlichen Eigenschaften erhalten blieben. Untersuchungen an Glaesern, die auf den Systemen R2O-SiO2-TiO2 und RO-Al2O3-SiO2 aufbauen, zeigten Moeglichkeiten der Herstellung von borfreien Glaesern mit aehnlich guenstigen Eigenschaften wie Borosilicatglaeser.
Das Projekt "Entwicklung von eigensicheren Höchstleistungs-Lithium-Batterien mit erhöhter Lebensdauer/Zyklenfestigkeit auf der Basis von Lithium-Titanat/Lithiumeisenphosphat (EiSiBatt)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Gesamtziel dieses Verbundprojektes ist die Entwicklung und Erforschung eigensicherer Lithium-Batterien auf der Basis von Lithiumtitanat/Lithiumeisenphosphat mit neuen Elektrolytsystemen. Die Beiträge und Teilziele des ZSW zur Erreichung des Gesamtzieles sind: die Entwicklung von neuen Elektrolyten mit verbesserten Tieftemperatur- und Sicherheitseigenschaften bei gleichzeitig hoher ionischer Leitfähigkeit; die Identifizierung von Elektrolytadditiven, die als reversibler Überladeschutz fungieren, d.h. von sogenannten Redox-Shuttle-Additiven; und die Abschätzung des Sicherheitsverhalten der im Projekt entwickelten neuen Zellen über die Durchführung von standardisierten Sicherheitstest. 2. Arbeitsplanung: Die Arbeiten des ZSW umfassen folgende Arbeitspakete: 1. Definitionsphase (gemeinsame Erstellung eines Lastenheftes mit den Projektpartnern). 2. Elektrolytoptimierung auf Nicht-Grafit-Systeme mit hoher Leistung und weitem Temperaturbereich. 3. Entwicklung von Redox-Shuttle-Additiven zur Zellbalancierung und Kompensation für die flache Kennlinie im Modul. 4. Untersuchungen der Elektroden-Elektrolyt-Wechselwirkung und erste Sicherheitsabschätzung (in Halbzellen). 5. Nachweis der Sicherheit des neuen Systems (Vollzelle) durch standardisierte Sicherheitstests.
Das Projekt "Entwicklung von Materialien für Elektroden und Separatoren in Lithium-Ionen Batterien für mobile und stationäre Anwendungen in einer nationalen Kooperation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leclanche Lithium GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Leclanché will in diesem Projekt eine Kapazität zur Herstellung von Elektroden und Separatoren für die nachfolgende Herstellung von bis zu mehreren 100.000 Stück Lithium Zellen entwickeln. Die Basistechnologie ist in einer Konzeptießanlage seit geraumer Zeit Erforschung und erprobt. Der jetzige Schritt bedeutet die Weiterentwicklung der Dispergierungs- und Gussprozesse in eine Qualitäts- und Größenstufe, die eine Qualifizierung bei großen OEM's der Autoindustrie ermöglicht. Hier müssen Rezepturen für die Beschichtungsdispersionen neu entwickelt und neue Beschichtungsanlagentechnik erforscht werden. Da der gesamte Dispersionsprozess mit Pumpen und Rührern zu einer kontinuierlichen Vermahlung der Komponenten führt ist nur eine gemeinsame Entwicklung der Beschichtungsmaterialien mit dem Prozess und den dazugehörigen Maschinen sinnvoll. 2. Arbeitsplanung Im Projekt wird eine Versuchsgießanlage entwickelt. Diese besteht aus Dispergierung und Gussmaschinen. In Arbeitspaket 1 (6 Monate) erfolgen die Planung, Dimensionierung und Beschaffung der Maschinen. Arbeitspaket 2 (12 Monate) beinhaltet Abnahme und Inbetriebnahme der Anlagen. Meilenstein M1 in der Mitte des Arbeitspaketes bestätigt die Funktionsfähigkeit der Gießanlage. Die Verfahrensentwicklung für Anoden, Kathoden und Separator erfolgt in Arbeitspaket 3 (18 Monate). Nach dem 2. Projektjahr findet ein Workshop mit OEMs, Tier1-Lieferanten und stationären Anwendern zur Bekanntmachung der Titanat-Technologie statt (Meilenstein M2).
Das Projekt "Teilprojekt 2: Systemsimulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSI Technology UG (haftungsbeschränkt) durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Erforschung und Entwicklung eines Elektrokalorik-Dioden-Kühlmoduls (EKDM). Dies beinhaltet die gesamte Wertschöpfungskette von der Synthese effektiver Materialien, über die Komponentenentwicklung bis zur Konstruktion und den Aufbau verschiedener Modulgrößen. Begleitend werden Charakterisierungsverfahren erforscht, um sowohl die Werkstoffe und Komponenten als auch die Kühlmodule hinsichtlich ihrer elektrokalorischen Eigenschaften und möglichen Kühlleistung zu bewerten. Realisiert werden soll ein thermisches Diodensystem, welches aus alternierenden Temperaturdifferenzen rein passiv einen gerichteten Wärmestrom erzeugt und komplett als Festkörperbaugruppe umgesetzt werden kann. Die Vorteile der Elektrokalorik bieten sowohl für bestehende Kühlanwendungen (wie Kühlschränke, Schaltschrankkühlungen oder Kühlungen von Telekommunikations-/Digital-TV-Übertragern) große Vorteile hinsichtlich Energieverbrauch, CO2-Einsparung, höhere Leistungsklassen möglich durch bessere Effizienz etc.; außerdem kommt die elektrokalorische Kühlung ohne klimaschädliche Kältemittel aus. Aber auch neue innovative Anwendungen, z.B. in den Bereichen Raumklima und Logistiklösungen, werden durch ein elektrokalorisches Festkörperkühlmodul möglich und bieten viel Potenzial. Ausgangspunkt für die Entwicklung eines Elektrokalorik-Dioden-Kühlmoduls sind dielektrische Keramiken, die beim Anlegen bzw. Abschalten eines elektrischen Feldes besonders hohe, reversible Temperaturveränderungen aufweisen. Dies ist v. a. durch ferroelektrische Relaxorwerkstoffe erfüllt. Im Projekt erfolgt die Erforschung elektrokalorischer Kühlmodule und die Realisierung eines Demonstrators zunächst basierend auf bekannten elektrokalorischen Werkstoffen im System Blei-Magnesium-Niobat-Blei-Titanat, welche einen hohen elektrokalorischen Effekt im Bereich Raumtemperatur zeigen. Außerdem werden im Vorhaben auch geeignete bleifreie Materialsysteme erarbeitet und erste Komponenten daraus aufgebaut.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Diodenmodule, Systemintegration und Verbundkoordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AMS Technologies AG durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Erforschung und Entwicklung eines Elektrokalorik-Dioden-Kühlmoduls (EKDM). Dies beinhaltet die gesamte Wertschöpfungskette von der Synthese effektiver Materialien, über die Komponentenentwicklung bis zur Konstruktion und den Aufbau verschiedener Modulgrößen. Begleitend werden Charakterisierungsverfahren erforscht, um sowohl die Werkstoffe und Komponenten als auch die Kühlmodule hinsichtlich ihrer elektrokalorischen Eigenschaften und möglichen Kühlleistung zu bewerten. Realisiert werden soll ein thermisches Diodensystem, welches aus alternierenden Temperaturdifferenzen rein passiv einen gerichteten Wärmestrom erzeugt und komplett als Festkörperbaugruppe umgesetzt werden kann. Die Vorteile der Elektrokalorik bieten sowohl für bestehende Kühlanwendungen (wie Kühlschränke, Schaltschrankkühlungen oder Kühlungen von Telekommunikations-/Digital-TV-Übertragern) große Vorteile hinsichtlich Energieverbrauch, CO2-Einsparung, höhere Leistungsklassen möglich durch bessere Effizienz etc.; außerdem kommt die elektrokalorische Kühlung ohne klimaschädliche Kältemittel aus. Aber auch neue innovative Anwendungen, z.B. in den Bereichen Raumklima und Logistiklösungen, werden durch ein elektrokalorisches Festkörperkühlmodul möglich und bieten viel Potenzial. Ausgangspunkt für die Entwicklung eines Elektrokalorik-Dioden-Kühlmoduls sind dielektrische Keramiken, die beim Anlegen bzw. Abschalten eines elektrischen Feldes besonders hohe, reversible Temperaturveränderungen aufweisen. Dies ist v. a. durch ferroelektrische Relaxorwerkstoffe erfüllt. Im Projekt erfolgt die Erforschung elektrokalorischer Kühlmodule und die Realisierung eines Demonstrators zunächst basierend auf bekannten elektrokalorischen Werkstoffen im System Blei-Magnesium-Niobat-Blei-Titanat, welche einen hohen elektrokalorischen Effekt im Bereich Raumtemperatur zeigen. Außerdem werden im Vorhaben auch geeignete bleifreie Materialsysteme erarbeitet und erste Komponenten daraus aufgebaut.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung hochpräziser Messtechnik für elektrokalorische Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von aixACCT Systems GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Erforschung und Entwicklung eines Elektrokalorik-Dioden-Kühlmoduls (EKDM). Dies beinhaltet die gesamte Wertschöpfungskette von der Synthese effektiver Materialien, über die Komponentenentwicklung bis zur Konstruktion und den Aufbau verschiedener Modulgrößen. Begleitend werden Charakterisierungsverfahren erforscht, um sowohl die Werkstoffe und Komponenten als auch die Kühlmodule hinsichtlich ihrer elektrokalorischen Eigenschaften und möglichen Kühlleistung zu bewerten. Realisiert werden soll ein thermisches Diodensystem, welches aus alternierenden Temperaturdifferenzen rein passiv einen gerichteten Wärmestrom erzeugt und komplett als Festkörperbaugruppe umgesetzt werden kann. Die Vorteile der Elektrokalorik bieten sowohl für bestehende Kühlanwendungen (wie Kühlschränke, Schaltschrankkühlungen oder Kühlungen von Telekommunikations-/Digital-TV-Übertragern) große Vorteile hinsichtlich Energieverbrauch, CO2-Einsparung, höhere Leistungsklassen möglich durch bessere Effizienz etc.; außerdem kommt die elektrokalorische Kühlung ohne klimaschädliche Kältemittel aus. Aber auch neue innovative Anwendungen, z.B. in den Bereichen Raumklima und Logistiklösungen, werden durch ein elektrokalorisches Festkörperkühlmodul möglich und bieten viel Potenzial. Ausgangspunkt für die Entwicklung eines Elektrokalorik-Dioden-Kühlmoduls sind dielektrische Keramiken, die beim Anlegen bzw. Abschalten eines elektrischen Feldes besonders hohe, reversible Temperaturveränderungen aufweisen. Dies ist v. a. durch ferroelektrische Relaxorwerkstoffe erfüllt. Im Projekt erfolgt die Erforschung elektrokalorischer Kühlmodule und die Realisierung eines Demonstrators, zunächst basierend auf bekannten elektrokalorischen Werkstoffen im System Blei-Magnesium-Niobat-Blei-Titanat, welche einen hohen elektrokalorischen Effekt im Bereich Raumtemperatur zeigen. Außerdem werden im Vorhaben auch geeignete bleifreie Materialsysteme erarbeitet und erste Komponenten daraus aufgebaut.
Das Projekt "RealMAK - Realisierung eines leistungsfähigen bleifreien Vielschicht-Piezoaktors über einen mehrskaligen Entwicklungsansatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PI Ceramic GmbH durchgeführt. Bleifreie piezokeramische Werkstoffe werden seit über 10 Jahren weltweit systematisch und intensiv untersucht. Ziel Ist es dabei, die bisher bleihaltigen Werkstoffe durch umweltfreundlichere Zusammensetzungen entsprechend den Forderungen der RoHS-Richttinie und der REACH-Verordnung zu ersetzen. Entsprechende Forschungen und Entwicklungen wurden durch die deutschen Industrieunternehmen erst 2004 begonnen. Mit den Ergebnissen der Projekte 'DeILead und LF-PICMA' konnte der Rückstand zum internationalen Stand deutlich reduziert und teilweise aufgeholt werden. Damit wurden Voraussetzungen geschaffen, um in der folgenden Phase die Entwicklungen von umweltfreundlichen piezokeramischen Werkstoffen und Komponenten im Sinne der Nachhaltigkeit und zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit zielorientiert fortführen zu können. Ziel des Projektes ReaIMAK ist es, einen langzeitstabilen Hochleistungs-Multilayer-Aktor auf Basis einer bleifreien Piezokeramik für Automotiv- oder Industrie-Anwendungen mit effektiven Piezokoeffizientefl d33 von mindestens 300 pm/V und einer Anwendungstemperatur im Bereich von -20C bis mindestens 150C zu entwickeln, der in Kombination mit einer Innenelektrode als Mehrschichtbauteil im Kosinterprozess hergestellt werden kann. Im Vorhaben wurde die gesamte Prozesskette von der Werkstoffzusammensetzung und den Rohstoffen bis zum bewerteten Aktor betrachtet. Dabei wurden sowohl Bismut-Natrium-Titanat basierte als auch Kalium-Natrium-Niobat basierte Zusammensetzungen hinsichtlich ihrer Eigenschaften für aktorische Anwendungen untersucht und bewertet. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass grundsätzlich möglich ist, bleifreie Multilayer sowohl aus KNN- als auch aus BNT-basierten Zusammensetzungen mit AgPd-lnnenelektroden aufzubauen. Verglichen zu den bekannten PICMA Aktoren liegen die erreichbaren Dehnungen dabei bei 60Prozent für KNN-basierte Zusammensetzungen und 30Prozent für BNT-basierte Zusammensetzungen Damit konnte die Performance von PZT-Materialien hinsichtlich Dehnungswerten und Stabilität mit bleifreien Piezokeramiken nicht erreicht werde. Eine einfache Substitutionslösung für bleihaltige Piezokeramiken wird es nicht geben. Ein potenzieller Einsatz bleifreier Keramiken in Systemen ist ohne individuelle Systemanpassung nicht möglich. Dennoch zeigen die durch das Konsortium erreichte Ergebnisse, dass industrielle Anwendungen bleifreier Piezowerkstoffe in der Zukunft nicht auszuschließen sind. Hierfür sind jedoch weiterführende Arbeiten in Richtung Materialanpassung, und Prozessstabilität und Dauerbeständigkeit notwendig
Das Projekt "Thermische Anomalien und Pseudosymmetrie in Malayait und Titanit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Mineralogisch-Petrographisches Institut durchgeführt. Titanit zeigt eine antiferrodistartive Phasenumwandlung nahe 500 K. Der Ordnungsparameter ist mit dem eines pseudo-Spin-Systems kompatibel. Diffuse Reflexe basieren auf ungeordneten Ca-Positionen in 8f-Splitlagen. Natuerliche Titanite zeigen nach der Bestrahlung Metamiktisierung. Die strukturelle Transformation ist stets zweistufig.
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