Das Projekt "Teilprojekt: Zellbau und Systemtests" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Kraftwerkstechnik durchgeführt. Das F/E-Verbundvorhaben zielt auf das innovative Konzept, die Effizienz und Leistungsdichte (Raum-Zeit-Ausbeute) der alkalischen Elektrolyse durch ein gezieltes Gasblasenmanagement mittels neuartiger poröser dreidimensionaler Elektrodenmaterialien zu erhöhen. Speziell soll die effektive Stromdichte unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich erhöht werden, indem der störende Einfluss der entstehenden Gase durch die poröse 3D-Elektrodenstruktur reduziert wird. Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und -strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m2 sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.
Das Projekt "Zweite Phase der Entwicklung eines umweltschonenden und effizienten Verfahrens zur Entwässerung oberflächennaher Lockergesteine mittels verlaufsgesteuert hergestellter Filterbrunnen (Abschnitt 1 + 2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IBGW - Ingenieurbüro für Grundwasser GmbH durchgeführt. Im Rahmen vieler Berg- und Tiefbauvorhaben, die im Tagebau und in offenen Baugruben realisiert werden, müssen Gebirgsschichten zunächst entwässert werden, um die Abbaggerung, den Transport der Massen und die Verkippung zu ermöglichen. Diese Entwässerung erfolgt heute vorwiegend über Vertikalfilterbrunnen. Da besonders in geringmächtigen Grundwasserleitern die durch einen Einzelbrunnen lösbare Wassermenge begrenzt ist und Vertikalfilterbrunnen mit einer Flächeninanspruchnahme direkt über dem Ort der Wasserfassung einhergehen, finden die Möglichkeiten der horizontalen Entwässerung unter Nutzung der verlaufsgesteuerten Horizontalbohrtechnik ein steigendes Interesse. Es besteht ein hohes Potential, durch den Einsatz weniger verlaufsgesteuerter Horizontalfilterbrunnen die Entwässerungsleistung vieler Vertikalfilterbrunnen zu erreichen, einhergehend mit wesentlichen Reduzierungen im Material- und Energieeinsatz, Flächenverbrauch sowie einer Schonung der Grundwasserressourcen. Daher beschäftigte sich bereits die erste Projektphase mit Fragen der Anströmung zu verlaufsgesteuerten Filterbrunnen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden in der zweiten Projektphase Fragen der hydraulischen Wirkung der Elemente geklärt, Betrachtungen zur Umweltrelevanz sowie zur wirtschaftlichen Vorteilhaftigkeit untersucht und die Übertragung der Ergebnisse auf den Betriebsmaßstab betrachtet. Durch numerische Modellierungen und Technikumsversuche wird die Bedeutung der Berücksichtigung der Zweiphasenströmung (Luft-Wasser) im Vorhaben überprüft. In Abhängigkeit vom Resultat werden die Erkenntnisse für die Nutzung in einem auf der Einphasenströmung basierenden Modellsystem von praktischer Relevanz beispielhaft aufbereitet und umgesetzt. Ebenfalls werden die Möglichkeiten, die sich bei Entwässerungsszenarien mit mehreren Grundwasserleitern aus Kombinationen von vertikalen Sickerbrunnen und verlaufsgesteuerten Horizontalfilterbrunnen ergeben, untersucht. Die Praxisrelevanz des untersuchten Verfahrens soll mit einem im Betriebsmaßstab durchzuführenden Feldversuch belegt werden. Die Versuche werden durch numerische Modellierungen begleitet und modellgestützt durchgeführt. Die diesbezüglichen Untersuchungen sind gleichzeitig Bestandteil der generellen Arbeiten an der Herausstellung der wirtschaftlichen und umweltbezogenen verfahrensimmanenten Effekte.
Das Projekt "Teilprojekt: Katalytische Beschichtungen und Gastransport in der Zweiphasenströmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Das F/E-Verbundvorhaben zielt auf das innovative Konzept, die Effizienz und Leistungsdichte (Raum-Zeit-Ausbeute) der alkalischen Elektrolyse durch ein gezieltes Gasblasenmanagement mittels neuartiger poröser dreidimensionaler Elektrodenmaterialien zu erhöhen. Speziell soll die effektive Stromdichte unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich erhöht werden, indem der störende Einfluss der entstehenden Gase durch die poröse 3D-Elektrodenstruktur reduziert wird Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und -strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m2 sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.
Das Projekt "Transienten-Untersuchungen in der PKL-Versuchsanlage - PKL IIIi Systematische Untersuchungen zu T/H Phänomenen und Experimentelle Absicherung von Abfahrprozeduren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AREVA GmbH durchgeführt. Im Mittelpunkt des Versuchsprogramms PKL IIIi stehen experimentelle Untersuchungen in der Integralversuchsanlage PKL zum Systemverhalten von DWR unter Störfallbedingungen einschließlich der Wirksamkeit von Gegenmaßnahmen. Die vorgeschlagenen Versuche beinhalten folgende Schwerpunktthemen: - Parametrische Untersuchungen zu thermohydraulischen Vorgängen zur Modellentwicklung und Validierung von T/H-Systemcodes - Experimentelle Absicherung/Verifikation von Prozeduren und Fahrweisen bei unterschiedlichen Ereignissen und Störfällen; Die vorgeschlagenen Versuchsthemen stellen aktuelle Sachgebiete dar, die entweder eine vergrößerte bzw. dezidierte experimentelle Datenbasis zur Analyse und Validierung der Berechnungsmodelle erfordern, oder zu denen für eine Sicherheitsbewertung noch Fragestellungen und offene Punkte vorliegen. Insbesondere wurde das Versuchsprogramm mit nationalen (GRS) und internationalen (OECD-Länder) Projekt-Partnern diskutiert und abgestimmt. Das Versuchsprogramm mit 9 Versuchen beginnt mit einer 4-monatigen Anlagenrevision. Die anschließende Versuchsabwicklung besteht pro Versuch aus Erstellen der abgestimmten Spezifikation, ggf. Anpassung von HW und SW an die jeweiligen Versuchsrandbedingungen, Durchführung sowie Auswertung der Versuche und Dokumentation der Ergebnisse. Das vorgeschlagene Versuchsprogramm umfasst folgende Untersuchungsthemen: - Parametrische Untersuchungen zur Modellentwicklung für Phänomene mit Zweiphasenströmung bei Kühlmittelverlust(KMV)-Störfall mit großem Leck - Parametrische Studien zu thermohydraulischen Phänomenen bei KMV mit mittlerem oder kleinem Leck - Studien zur Inhärenten Borverdünnung - Experimentelle Absicherung von Abfahrprozeduren - Parametrische Untersuchungen zur Boranreicherung nach KMV mit großem Leck; Erste Versuchsergebnisse werden den Projektpartnern in regelmäßig stattfindenden Treffen der PKL Arbeitsgruppen vorgestellt.
Das Projekt "Teilprojekt: In-operando-Charakterisierung Gasentwicklung und Zweiphasenströmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien, Fachgebiet Struktur und Eigenschaften von Materialien durchgeführt. Das F/E-Verbundvorhaben zielt auf das innovative Konzept, die Effizienz und Leistungsdichte (Raum-Zeit-Ausbeute) der alkalischen Elektrolyse durch ein gezieltes Gasblasenmanagement mittels neuartiger poröser dreidimensionaler Elektrodenmaterialien zu erhöhen. Speziell soll die effektive Stromdichte unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich erhöht werden, indem der störende Einfluss der entstehenden Gase durch die poröse 3D-Elektrodenstruktur reduziert wird. Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und -strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m2 sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung und Charakterisierung Elektrodenmaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden durchgeführt. Im hier vorgeschlagenen F/E-Verbundvorhaben sollen neuartige poröse dreidimensionale Elektrodenmaterialien entwickelt, anwendungsbezogen charakterisiert und auf ihre Eignung als hocheffiziente und hochleistungsfähige Elektrodenwerkstoffe für die alkalische Elektrolyse praxisnah untersucht werden. Dabei soll neben der Erforschung der elektrokatalytischen und strömungstechnischen Eigenschaften dieser Werkstoffklasse auch die Entwicklung innovativer, durchströmbarer Elektrodenformen und Zellarchitekturen mit dem Ziel einbezogen werden, einerseits die effektiven Stromdichten unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich zu erhöhen und andererseits durch gezielte Gasabfuhr durch die poröse Elektrodenstruktur hindurch die störenden Einflüsse der entstehenden Gase zu reduzieren, die üblicherweise im Zwischenraum zwischen traditioneller Flachelektrode und Membran bzw. Diaphragma auftreten. Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und -strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m2 sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.
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