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Found 56 results.

Spurenelementuntersuchung in Tidefluessen und Kuestengewaessern

Ziel des Vorhabens sind Bestandsaufnahmen des Belastungszustandes der norddeutschen Tidefluesse und Kuestengewaesser in Hinblick auf Schwermetalle sowie die Bilanzierung dieser Schadstoffe. Die Durchfuehrung erfolgt in enger Wechselwirkung mit hochaufloesenden hydrographischen Messungen (WA 31-059) und der Simulation der Transportvorgaenge mit mathematischen Modellen. Analysiert werden - bis in den extremen Spurenbereich - Schwebstoff-, Filtrat- und Sedimentproben sowie Gewebe aquatischer Organismen. Zur Absicherung der Richtigkeit der Ergebnisse kommen verschiedene analytische Verfahren zum Einsatz: die Aktivierungsanalyse mit thermischen Neutronen (instrumentell, radiochemisch oder mit Aktivkohle), die Aktivierungsanalyse mit 14 MeV-Neutronen, die Totalreflexions-Roentgenfluoreszenz, die optische Emissionsspektroskopie mit Plasmafackel sowie die prompte Neutroneneinfang-Gammaspektroskopie. Im Vordergrund der bisherigen Untersuchungen standen die Unterweser und die Wattenmeere an der Westkueste Schleswig-Holsteins. Die laufenden Arbeiten konzentrieren sich auf die Elbe.

Mikroanalyse mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS) und einem VUV-optimierten Echelle-Spektrographen

Ziel des Antrages ist der Einsatz der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS) zur quantitativen orts- und tiefenaufgelösten Mikroanalyse mit einem neu zu entwickelnden VUV-Echelle-Spektrographen. LIPS erlaubt eine schnelle elementaranalytische Kartierung von Oberflächen ohne aufwendige Probenvorbereitung mit einer lateralen Auflösung von 3 bis 10 my m. Durch die Analyse der Spektren von einzelnen Pulsen kann eine Ortsauflösung mit einer entsprechenden Tiefenauflösung kombiniert werden. Die Verwendung eines Echelle-Spektrographen gestattet eine umfassende qualitative und quantitative multivariante Analyse von einzelnen Pulsen mit hoher spektraler Auflösung (l/dl größer als 10000) über einen Spektralbereich von 150 nm. Für den zu konzipierenden Echelle-Spektrographen wird ein Arbeitsbereich von 150 bis 300 nm angestrebt, so dass erstmals eine Multielement-VUV-Emissionsspektroskopie mit Laserplasmen für Nichtmetalle (S, P, N, O, C, As) oder metallische Elemente (Hg, Zn) möglich wird. Erste Anwendungen werden sich besonders auf geochemische und werkstoffwissenschaftliche Fragestellungen konzentrieren.

Phosphorrückgewinnung und Klärschlammascheverwertung durch innovativen Einsatz einer Elektrodialyse, Teilprojekt: Entwicklung von Modellen und chemisch-analytischen Methoden zur Bilanzierung des Verfahrens Power-to-P

Inline Plasmabeschichtung von Glasfasern zur Herstellung von Hochleistungsfaserverbünden, Teilvorhaben: Plasmadiagnostik und Modellierung des Strömungsverhaltens im Plasmamodul

Inline-Analyse von Prozessstäuben mit Laser Emissionsspektrometrie

Bei der Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen wie Kalkstein, Kupfer- oder Eisenerz entstehen Stäube. Die chemische Zusammensetzung dieser Stäube liefert Informationen über den Gehalt von Nutz- und Nebengesteinen. Daher wird nach dem Stand der Technik dieser Staub, z.B. bei der Erkundung mit Sprenglochbohrungen in Kalksteinlagerstätten, gesammelt und an ein Analyselabor geschickt. Dort wird meist mit dem Verfahren der Röntgenfluoreszenz-Analyse (RFA) die Zusammensetzung des Staubes bestimmt. Dies benötigt im Normalfall 2-3 Tage und ist aufgrund des Personaleinsatzes und der erforderlichen Probenpräparation zeit- und kostenintensiv. Zudem ist eine ortsaufgelöste Analyse nur bedingt erreichbar. Eine Möglichkeit diese Nachteile zu überwinden, ist die Inline-Analyse direkt im Staubstrom an der abbauenden Maschine. Konventionelle Methoden wie die RFA sind dafür aufgrund der Beschaffenheit des Staubes nicht geeignet. Die Laser-Emissionsspektroskopie (LIBS) ist in der Lage, die chemische Zusammensetzung von Prozessstäuben inline zu messen ohne eine Probenvorbereitung. Dies konnte in Voruntersuchungen mit Kalkstein-Stäuben exemplarisch gezeigt werden. Damit erschließt sich die Möglichkeit direkt während der Rohstoffgewinnung und -verarbeitung Gehalte von Nutz- und Nebengesteinen zu bestimmen und damit sowohl den Abbau als auch die Weiterverarbeitung optimiert zu führen. Lagerstättenmodelle können zeitnah erstellt und aktualisiert werden. Die verbesserte Prozessführung erlaubt eine weiterreichende Ausschöpfung von Lagerstätten, steigert die Effizienz in der Weiterverarbeitung, schont Ressourcen und senkt CO2-Emissionen. Die Messgenauigkeit einer Inline Analyse mit Laser wird u.a. von den physikalischen und morphologischen Eigenschaften des Gesteinsstaubes beeinflusst. Die Auswirkungen dieser Einflussfaktoren sind zum Großteil nicht bekannt. Als Beispiel seien die Größenverteilung der Partikel (Kornband), die Dichte der Partikel und der Feuchtigkeitsgehalt genannt. Rohstoffgewinnung und -verarbeitung sind durch raue Betriebsbedingungen gekennzeichnet. So muss ein Analysator starken Temperaturschwankungen aber auch erheblichen Vibrations- und Stoßbelastungen im zweistelligen g-Bereich standhalten können. Laserstrahlquellen und Spektroskopiekomponenten sind für einen industrietauglichen Demonstrator derzeit nicht robust genug. Zudem ist das Bauvolumen der Laserstrahlquellen zu groß für einen praktikablen industriellen Einsatz an Rohstoffgewinnungsmaschinen. Ziel des DustLIBS Vorhabens ist es, eine Methode für die verlässliche Inline Analyse von Prozessstäuben mit Laser-Emissionsspektroskopie zu erarbeiten und deren Tauglichkeit mit einem Funktionsmuster für den vor Ort Einsatz bei der Rohstoffgewinnung zu demonstrieren.

PiCK: Einzelvorhaben für ein Satellitenprojekt zur Förderinitiative 'Kopernikusprojekte für die Energiewende': PiCK - Plasma-induzierte CO2-Konversion - Teilvorhaben: Entwicklung einer Mikrowellen-Plasmaquelle für die CO2-Dissoziation, Plasma-induzierte CO2-Konversion zur Speicherung regenerativer Energien - Teilvorhaben: Erforschung der CO2-Dissoziation in einem Mikrowellenplasmabrenner

Das Ziel des Projekts ist die Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) mittels eines neuen technologischen Ansatzes unter Nutzung überschüssiger elektrischer Energie aus regenerativen Quellen (Solar- und Windenergie). Dazu wird in diesem Projekt ein kombinierter Plasma- und Keramikprozess erforscht. In einem Mikrowellenplasma wird Kohlendioxid (CO2) zu den Reaktionsprodukten CO und atomarem Sauerstoff (O) dissoziiert. Der Sauerstoff wird in einem anschließenden Keramikmembranprozess abgetrennt. Das CO kann in die bestehende Gasinfrastruktur eingespeist werden oder es dient als Ausgangsprodukt für die Synthese von Plattformchemikalien, wie Methan, Methanol oder Formaldehyd. Das IGVP ist Projektkoordinator und für den Arbeitspunkt AP1 (Plasmaforschung) verantwortlich. Mit Hilfe der Mikrowellen wird ein freistehendes und elektrodenloses Plasma erzeugt, welches sich durch einfache Leistungsregelung und Skalierbarkeit auszeichnet. Die Versuchsanlage wird als Rohrreaktor geplant und aufgebaut. Dies erfordert die Berechnung der Resonatorgeometrie für eine sichere Zündung des Plasmas sowie die numerische Simulation der Gasströmung für ein optimiertes Gasmanagement. Die Plasmaparameter werden über die optische Emissionsspektroskopie bestimmt und mit der Prozesseffizienz korreliert. Zur Bestimmung der Prozesseffizienz wird sowohl die Konversionsrate CO2 in CO als auch die spezifische Eingangsenergie pro Molekül mit Hilfe der Massenspektrometrie (MS) und der Fourier-Transformations-Absorptionsspektroskopie (FT-IR) ermittelt. Für eine optimierte Prozessführung werden die Nebenreaktionen mit Wasserdampf, Wasserstoff und Stickstoff untersucht. Damit wird das Hauptziel des Projekts, die Entwicklung eines Systems zur Speicherung elektrischer Energie aus regenerativen Quellen, erforscht. Dies trägt dazu bei, die derzeitige Abhängigkeit von fossilen Energiequellen zu reduzieren und damit die Erderwärmung zu stoppen und das Klima langfristig zu stabilisieren. Als Nebeneffekt wird CO2 als alternativer Rohstoff nutzbar gemacht.

Analytik von Aluminiumspezies in Waessern in Zusammenhang mit den neuartigen Waldschaeden

Es soll eine Methode entwickelt werden, die in den aus der Waldschadensforschung Hessen stammenden Waessern eine differenzierte Aussage zu den Bindungsformen von Aluminium zulassen. Eine Kopplung von chromatographischen Verfahren mit der ICP-MS bzw. ICP soll als Routinemethode eingearbeitet werden.

SIMPLEX: Hocheffiziente Vakuumbeschichtungen von passivierenden Schichtsystemen auf c-Si Solarzellen, Teilprojekt: Simulation, Experiment, Charakterisierung, Kostenrechnung

Verfahren zur weiteren Senkung der Herstellkosten kristalliner Siliciumsolarzellen zu entwickeln, ist der Schlüssel zum Erfolg für deutsche Unternehmen auf dem Gebiet der Photovoltaik. Dazu ist der Übergang zu neuen höhereffizienten Solarzellentechnologien wie PERC wesentlich. Die Beschichtung mit hochpassivierenden kostengünstigen Schichtsystemen spielt hier als Rückseitenpassivierung eine wichtige Rolle. Zur Erreichung der Ziele werden in SIMPLEX in-situ-Charakterisierungsverfahren eingesetzt und weiterentwickelt. Sowohl elektrische (SEERS), chemische (OES) als auch optische Methoden (Ellipsometrie) zur Analyse der entwickelten Plasmen und Schichten werden genutzt. Zur Einbindung in einen industriellen Beschichtungsprozess werden die SEERS- und OES-Methoden so weiterentwickelt, dass Regelgrößen für einen Regelkreis zur Prozessstabilisierung bereitgestellt werden und eine Prozessdatenbankanbindung über Standardschnittstellen ermöglicht wird. Zielgerichtet eingesetzte, vielfältige ex-situ-Charakterisierungsverfahren ermöglichen die detaillierte Analyse der Prozessergebnisse.

Sustainable Chemistry by XES

Teilprojekt: Optimierung ausgewählter Teilprozesse, Teilprojekt: Inline-Sonderprozessmesstechniken und Qualitätssicherungsmethoden

1. Vorhabenziel In iFaab werden über die gesamte Prozesskette zur Fertigung von Zellen für die Elektromobilität Untersuchungen durchgeführt, um mögliche Problemstellen frühzeitig zu identifizieren. Ziel des Vorhabens ist es, nicht erst am Ende eine Testzelle zu prüfen, sondern bereits bei der Fertigung das Zusammenspiel der Verfahren und die Auswirkungen auf die unterschiedlichen Komponenten (Elektroden und Elektrolyt) zu betrachten. 2. Arbeitsplanung Die WWUM wird Sondermesstechniken anwenden, um den Wassergehalt während der gesamten Prozesskette zu messen und Kontaminationsquellen zu identifizieren. Strukturinformationen werden mittels Röntgen-Pulverdiffraktometrie (XRD) erhalten. Des Weiteren stehen für die Untersuchung der einzelnen Zellkomponenten diverse weitere Analytische Verfahren wie Gaschromatographie/MassenWeiterhin sollen Elektrolytsysteme charakterisiert werden. Ziel dieser Untersuchungen ist es, umfassende Informationen über das System Zelle zu erhalten. Für die Elektrolytuntersuchungen werden vorhandene Methoden auf die im Projekt verwendeten Elektrolytsysteme adaptiert. Hierbei handelt es sich vor allem um Messungen mit der IC/ESI/MS und GC-MS. Elementare Verunreinigungen werden entweder ICP-OES oder TXRF bestimmt. Zuerst wird das Ausgangssystem grundcharakterisiert, um einen umfassenden Überblick zu erhalten. Anhand der Alterungsuntersuchungen sollen dann sukzessive die Zersetzungs- und Alterungsprodukte aufgeschlüsselt werden.

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