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Found 227 results.

BHKW-Wärmespeicher mit makrogekapselter PCM-Schüttung

Blockheizkraftwerke (BHKW) eignen sich besonders für dezentrale Strom- und Wärmekonzepte und bilden eine effiziente Regelenergiequelle für virtuelle Kraftwerke. Es ist daher notwendig, die Erzeugung von Strom und Wärme durch geeignete Speichersysteme im Tageslastgang weitestgehend zu entkoppeln. Latentwärmespeicher (LWS) ermöglichen im Vergleich zu Wasserspeicher höhere Speicherdichten, kommen aber aufgrund hoher Kosten bislang kaum zum Einsatz. Für kompakte Systemlösungen aus Klein-BHKW und Speicher wären jedoch höhere Speicherdichten jedoch wünschenswert. Zielstellung des Projektes ist daher die Untersuchung von Makroverkapselungen für Latentspeichermedien (PCM) auf der Basis von Beutelverpackungen, mit denen die Speicherkosten reduziert werden können. Durch eine modulare Bauweise des Speichers wird zudem eine Anpassung an verschiedene Anwendungsfälle ermöglicht.

E3ON: Effiziente elektrische Energiespeicher für den öffentlichen Nahverkehr

Die Hybridisierung von im öffentlichen Nahverkehr eingesetzten Fahrzeugen bietet die Möglichkeit signifikanter Treibstoff- und Emissionsreduktionen, da die Fahrzyklen gut vorhersehbar sind und häufige Brems- und Beschleunigungsvorgänge enthalten (Start-Stopp Betrieb). Der Einsatz verfügbarer elektrochemischer Speicher (Batterien, Ultracaps) zur Zwischenspeicherung der Bremsenergie ist zwar möglich, jedoch können die geforderten Leistungen bzw. die gewünschte Lebensdauer nur mit großem finanziellen Aufwand bzw. starker Überdimensionierung des Energiespeichers erreicht werden. Im Gegensatz zu den elektrochemischen Speichern bieten Flywheel-Speicher das Potenzial, eine hohe Leistungsdichte mit einer hohen Energiedichte zu verbinden. Durch den Einsatz moderner (Verbund-)Materialien sowohl im Schwungrad selbst wie auch in den Lagern können Flywheel-Speicher sehr kompakt und leicht gebaut werden. Außerdem erreichen sie bereits mit heute verfügbarer Lager-Technologie eine im Vergleich zu modernen Batteriesystemen deutlich erhöhte Lebensdauer. In dem Projekt E3ON soll die Realisierbarkeit von kompakten Flywheel-Speichern unter den in öffentlichen Nahverkehrsfahrzeugen gegebenen Rahmenbedingungen untersucht werden: Gemeinsam mit potenziellen Kunden (siehe beiliegende LOI) werden für Schienenfahrzeuge und Hybridbusse typische Lastprofile sowie extern auftretende mechanische Belastungen (Vibrationen, Fliehkräfte, ...) spezifiziert. Auf deren Basis werden die Hauptkomponenten des Systems (Schwungmasse und Lagerung, Motor/Generator, Umrichter) theoretisch und experimentell in Bezug auf Lebensdauer und Sicherheitsaspekte untersucht. Das Ergebnis der Forschungsarbeiten sind Realisierungsvorschläge für die einzelnen Komponenten sowie eine erste Abschätzung der unter den gegebenen Randbedingungen erreichbaren Lebensdauer und der Kosten. Daraus können die wichtigsten Parameter eines im Rahmen eines Folgeprojekts zu realisierenden Prototyps bzw. Vorseriengeräts abgeleitet werden, wobei speziell der erreichbare Wirkungsgrad (round-trip efficiency), der speicherbare Energieinhalt, die aufnehmbare bzw. abgebbare elektrische Leistung, die erreichbare Lebensdauer und der zu erwartende Preis von Interesse sind. Zusätzlich können die Projektergebnisse zur Beurteilung der Realisierbarkeit von noch weiter miniaturisierten Flywheel-Speichern herangezogen werden. Derartige Speicher eignen sich zum Einsatz in Hybrid- und Elektrofahrzeugen des zukünftigen Individualverkehrs.

MeLuBatt: Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien - Was man von Lithium-Ionen Batterien lernen kann

INFOKO, Erforschung neuer hoch dielektrischer Polymerfolien für Leistungskondensatoren erhöhter Energiedichte und reduzierter Baugröße

Brückner wird anhand von den gestellten Anforderungen an die Applikationen mit den beteiligten Projektpartnern geeignete Folienrohstoffe selektieren und auf deren Verstreckbarkeit testen. Zur spezifizierten Auswahl kommen Laborextrusion und Laborreckrahmen zum Einsatz. Die gewonnen Erkenntnisse werden anschließend auf die Pilotanlage von Brückner übertragen um Rollenware für die Kondensator-Herstellung zu produzieren. Die so hergestellten Folien gehen dann an die Projektpartner Electronicon, wo die Folie metallisiert werden und anschließend in der Gesamtvorhabensbeschreibung genannten Kondensatoren verbaut werden. Diese Kondensatoren gehen dann in die Endanwendungstest zu Siemens. Diese Vorgehensweise des Projektes bildet die gesamte Herstellungskette von der Entwicklung der Nanopartikelcompounds und/oder Polymercompounds über die Folienentwicklung, des Kondensatorbaus bis hin zur Endanwendung in HGÜs ab.

INFOKO, Innovativer Folienkondensator für Umrichterstationen der Hochspannungsgleichstromübertragung insbesondere zur Technologieverbesserung der Anbindung von Off-Shore-Windanlagen

Ziel des Vorhabens ist die Erforschung der Herstellungs-, Einsatz- und Verwertungsbedingungen großer Folienkondensatoren für die Gleichstrom-Übertragung, durch Einsatz neuartiger Polymerfolien als Dielektrikum, zur Erhöhung der Energiedichte und zur Senkung der Eigenerwärmung. Vom Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) werden hierfür im Labormaßstab Folienmaterialien hergestellt, charakterisiert und zu Folien weiterverarbeitet. Zur Materialherstellung werden die Ansätze alternativer Polymermischungen ('Blends') und mit anorganischen, nanoskaligen Füllstoffen versetzte Kunststoffe ('Nano-Compounds') verfolgt. Beide Routen gilt es hinsichtlich der erreichten Zieleigenschaften und Anwendungstauglichkeit zu charakterisieren, zu optimieren und Wechselwirkungen entlang der Prozesskette aufzudecken. Konkret werden zunächst verschiedene Konzepte zur Einarbeitung der Füllstoffe im Doppelschneckenextruder verfolgt. Die Materialien werden dann hinsichtlich Homogenität, Füllstoffverteilung und (di)elektrischen Zieleigenschaften charakterisiert. Zudem werden die Blends/Compounds zu Folien weiterverarbeitet. An den Folien erfolgen thermische, mechanische, rheologische und (di)elektrische Untersuchungen. Zudem werden die Morphologie und Oberflächenbeschaffenheit geprüft, um ggf. Rückschlüsse auf eine Metallisierbarkeit zu ziehen. Das Zielmaterial wird dann aus dem Labor in einen seriennahen Prozess im großtechnischen Maßstab überführt.

SiGgI, Silicon Graphite goes Industry

S-FLOW - Wieder aufladbare Lithium-Batterie mit einer Schwefel-FLOW-Kathode, Teilvorhaben: Legierungsabscheidungen für die Schwefel-FLOW-Kathode

Ziel dieses Projekts ist es, eine neuartige Lithium/Schwefel-Semi-Flow-Batterie zu entwickeln. Diese neuartige Flow-Batterie kombiniert auf gewinnbringende Weise viele Vorteile der Lithium/Schwefel(Li/S)- und Flow-Batterien und eliminiert zugleich einige der bekannten Nachteile beider Batteriearten. Ergebnis ist ein Batteriekonzept mit deutlich höherer Energiedichte als Polysulfid-Flow-Batterien und besserer Materialausnutzung und Zyklenfestigkeit als Li/S-Batterien. Letzteres resultiert aus dem neuartigen Flow-Prinzip mit einem Katholyt auf Suspensionsbasis. Das gesamte Aktivmaterial ist hierbei an Trägerpartikel gebunden, welche statistisch verteilt elektrischen Kontakt zu einem Stromsammler erhalten. Die Trägerpartikel sind darüber hinaus mit Elektrokatalysatoren funktionalisiert, so dass die Elektrodenkinetik über den Effekt der stark erhöhten Elektrodenoberfläche hinaus verbessert werden kann. Ferner wird die Li-Anode durch eine Schicht Li-leitenden Glases geschützt (aus dem Förderprojekt GLANZ FKZ 03X4623B). Sie wird von Freudenberg mit Vliesstoffen kombiniert, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Die Kathodenentwicklung liegt bei den Forschungspartnern fem+HTW. Für die Anpassung des Separators und der Li-Anode bringen die Partner FNT+VMB den Input als Entwickler und Hersteller dieser Komponenten. Für den Aufbau des Prototyps und die Beurteilung hinsichtlich möglicher Anwendungen sind ein Batteriehersteller (Projektpartner VMB) und ein Anwender (VS im Unterauftrag von VMB) beteiligt. AP1: Anforderungen und Zielspezifikationen (alle) AP2: Entwicklung und Charakterisierung eines Katholyten auf Suspensionsbasis (fem,HTW) AP3: Entwicklung und Charakterisierung der Stromsammler-Oberfläche (fem,HTW) AP4: Entwicklung eines mechanisch und chemisch stabilen Separators für Li-S Flow Batterien (FNT) AP5: Erforschung einer geeigneten Li-Metall-Anode (VMB) AP6: Neue Zellkonzepte zur Realisierung einer Li-Semi-Flow-Zelle (VMB,VS im UA) AP7: Demonstrator und Auswertung (alle).

S-FLOW - Wieder aufladbare Lithium-Batterie mit einer Schwefel-FLOW-Kathode, Teilvorhaben: Li-Metall-Anode und Zellkonzepte zur Realisierung einer Li-Semi-Flow-Zelle

Ziel dieses Projekts ist es, eine neuartige Lithium/Schwefel-Semi-Flow-Batterie zu entwickeln. Diese neuartige Flow-Batterie kombiniert auf gewinnbringende Weise viele Vorteile der Lithium-Schwefel- und Flow-Batterien und eliminiert zugleich einige der bekannten Nachteile beider Batteriearten. Ergebnis ist ein Batteriekonzept mit deutlich höherer Energiedichte als Polysulfid-Flow-Batterien und besserer Materialausnutzung und Zyklenfestigkeit als Li/S. Letzteres resultiert aus dem neuartigen Flow-Prinzip mit einem Katholyt auf Suspensionsbasis. Das gesamte Aktivmaterial ist hierbei an Trägerpartikel gebunden, welche statistisch verteilt elektrischen Kontakt zu einem Stromsammler erhalten. Die Trägerpartikel sind darüber hinaus mit Elektrokatalysatoren funktionalisiert, so dass die Elektrodenkinetik über den Effekt der stark erhöhten Elektrodenoberfläche hinaus verbessert werden kann. Ferner wird die Lithium-Anode durch eine Schicht Li-leitenden Glases geschützt (aus dem Förderprojekt GLANZ FKZ 03X4623B. Sie wird von Freudenberg mit ihren Vliesstoffen kombiniert, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Die Kathodenentwicklung liegt bei den Forschungspartnern (fem, HTW). Für die Anpassung des Separators und der Li-Anode bringen die Partner FNT und VMB den Input als Entwickler und Hersteller dieser Komponenten. Für den Aufbau des Prototyps und die Beurteilung hinsichtlich möglicher Anwendungen sind ein Batteriehersteller (VMB) und ein Anwender (VS) unter den Projektpartnern. - AP1: Anforderungen und Zielspezifikationen (fem, FNT, HTW, VMB, VS) - AP2: Entwicklung und Charakterisierung eines Katholyten auf Suspensionsbasis (fem, HTW) - AP3: Entwicklung und Charakterisierung der Stromsammler-Oberfläche (fem, HTW) - AP4: Entwicklung und Charakterisierung eines mechanisch und chemisch stabilen Separators für Li-S Flow Batterien (FNT) - AP5: Erforschung einer geeigneten Li-Metall-Anode (VMB) - AP6: Neue Zellkonzepte zur Realisierung einer Li-Semi-Flow-Zelle (VMB, VS).

STACK - Schnelles Stapeln für die Massenfertigung von kostengünstigen und sicheren Li-Ionen-Zellen und Weiterentwicklung von Elektroden- und Separatormaterialien - Material-, Prozess- und Anlagenentwicklung und Qualifizierung im Produkt

Grundsätzlich können Stapelzellen wegen ihres homogenen Aufbaus Vorteile gegenüber gewickelten Zellen haben. Daneben weisen gestapelte Zellen durch die bessere Raumausnutzung eine um 2-5 % höhere Zellkapazität auf. Ein großer Nachteil des Einzelblatt-Stapelverfahrens ist jedoch der geringere Durchsatz bei den derzeit verfügbaren Anlagen. Die Manz AG wird nach Evaluierungs- und Designphase eine demonstratorische Stapelanlage entwickeln, diese bauen und im Betrieb qualifizieren. Es ist geplant, diesen Demonstrator an der Forschungsproduktionslinie (FPL) am ZSW zu betreiben. Das Ziel dieses Vorhabens ist es, den Nachteil des geringeren Durchsatzes eines Staplers im Rahmen der geplanten Arbeiten mindestens zu kompensieren. Gleichzeitig sollen vergleichbare bis verbesserte Prozessausbeuten durch die Entwicklung bzw. Anpassung bestehender Prozesse und Handhabungstechnik im Vergleich zum Stapeln erzielt werden. Eine abschließende Evaluierung der Herstellkosten in einer Massenproduktion soll die Ergebnisse für die schnelle wirtschaftliche Übertragung und kommerzielle Verwertung im Vergleich zu herkömmlichen Materialien und Prozessen vorbereiten. Der Nachweis verbesserter Leistungsdichten, Zyklenfestigkeit, Langlebigkeit und Sicherheit gegenüber bisherigen Lithium-Ionen-Zellen ist ebenso ein Zielkriterium.

3-D-Graph - Entwicklung dreidimensional strukturierter Graphenmaterialien zur Energiespeicherung

Das Forschungsprojekt zielt auf die Entwicklung von Elektroden auf Basis von Graphen und pseudokapazitiven Materialien für umweltfreundliche wässrige Hybridkondensatoren ab. Neuartige Kompositelektroden sollen in Bezug auf ihre spezifische Energie, Leistungsfähigkeit und Zyklenstabilität optimiert werden. Das Gesamtprojekt konzentriert sich auf die nanotechnologische Synthese neuer, dreidimensional verbundener Graphenmaterialien mit verbesserter, da ungerichteter Leitfähigkeit. Zur Herabsetzung des Widerstands und Verbesserung des Benetzungsverhaltens ist weiterhin vorgesehen, die Oberflächenchemie der neuen Graphene durch gezielte, chemische Modifikation zu steuern und die Energiedichte durch die Verwendung pseudokapazitiv wirkender Materialien zu steigern. Das Projekt ist darauf angelegt, neue Herstellungsmethoden anzupassen, zu kombinieren und zu testen. Im Teilvorhaben werden die Entwicklung von Graphen-basierten Hochleistungselektroden sowie die Implementierung und Erprobung der Elektroden in prototypische Zellen adressiert.

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