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Separation und Ansäuerung nach Fällung von Flüssigmist aus Rinderställen, Teilprojekt D

Ausgehend von den Erkenntnissen des SAFT-Projektes, welches durch die Ansäuerung von Flüssigmist mit Schwefelsäure die Ammoniak- und Methanemissionen deutlich mindert, wird ein Verfahren entwickelt, das auch für die Rinderhaltung geeignet ist. Das Verfahren soll dahingehend optimiert werden, dass der Säureverbrauch deutlich gesenkt wird, was die Kosten- und Ressourceneffizienz erhöht. Durch Einsatz von Calcium-Additiven wird der Carbonatpuffer, der für den Großteil des Säurebedarfs während der Ansäuerung verantwortlich ist, vorab eliminiert und ausgefällt. Eine Separierung des Flüssigmistes in eine flüssige und eine feste Phase reduziert den Säurebedarf zusätzlich und führt zu einer Nährstoffentfrachtung der flüssigen Phase. Unter diesen Umständen wird nach Alternativen zur Schwefelsäure gesucht. Dadurch wird das Verfahren auch im ökologischen Landbau einsetzbar, die Gefahr einer Schwefelüberdüngung nach der Flüssigmistausbringung entfällt, das Problem der Betonkorrosion in Flüssigmistkanälen und Lagerbehältern wird minimiert und die Methangasausbeute beim Einsatz des Flüssigmistes in Biogasanlagen erhöht. In Laborversuchen wird zunächst der Einsatz von Ca-Additiven und der Separation des Flüssigmistes zur Ausfällung des Carbonatpuffers untersucht. Schließlich wird an dem so vorbereiteten Flüssigmist der Säurebedarf bestimmt und der Einsatz von Alternativen zur Schwefelsäure untersucht. An dem so angesäuerten Flüssigmist wird das Biogasbildungspotential bestimmt. Die bereits etablierte Ansäuerungstechnik wird um ein Modul der Carbonatfällung und eine Separationseinheit erweitert. Die Anlage erhält für den praktischen Einsatz eine neu zu entwickelnde volumetrische Carbonatgehaltsbestimmung. Diese soll die anfällige und wartungsintensive pH-Wert-Messung mittels pH-Sonden ersetzen. Am Ende erfolgt eine ökonomische Bewertung der Ansäuerungstechnik unter Berücksichtigung der Methan- und Ammoniakemissionsminderung, des Biogaspotentials und einer Düngebilanzierung.

Stabilität von Mineralphasen des Eisens im Nahfeld eines Endlagers, Teilprojekt B

Dauerhaftes Stahlbeton-lnstandsetzungssystem zur gleichzeitigen Ertüchtigung und Sicherung der Tragfähigkeit durch Kathodischen Korrosionsschutz

H2Giga: Technologieentwicklung für eine Wasserelektrolyse im Gigawatt-Maßstab, Identifizierung der Degradationsmechanismen in den AEL, PEMEL und HTEL Elektrolyseuren mit Hilfe von standardisierten chemischen und elektrochemischen Testprotokollen

H2Mare-VB2, Teilvorhaben: Untersuchung zu bauseitigen Fragestellungen der Korrosion und des Korrosionsschutzes mit Fokus auf die Außenkorrosion von Bau- und Anlagenteilen

Beschichtungen für Spezialanwendungen

Untersuchung spezieller Anwendungsfälle für Beschichtungen um Anwendungsempfehlungen zu formulieren, Merkblätter zu erstellen sowie neue Prüfungsrichtlinien zu erarbeiten. Reperaturbeschichtungen (Smart Repair), die Beschichtung nichtrostender Stähle und Oberflächennitrierung stehen im Fokus der Untersuchungen. Aufgabenstellung und Ziel Die wässrigen Umgebungen, welchen Wasserbauten ausgesetzt sind, stellen häufig besonders hohe Ansprüche an den Bauwerksschutz. Das gilt insbesondere für den Korrosionsschutz von Stahlkomponenten. Organische Beschichtungsstoffe wie Epoxide und Polyurethane aus Erdölerzeugnissen bieten für einen überwiegenden Teil an Anwendungsfällen eine effektive Methode zum flächigen Korrosionsschutz. Durch die Adaption technischer Neuerungen und Lösungen, die bisher im Stahlwasserbau keine Anwendung finden, ist es denkbar, die bisherigen Korrosionsschutzstrategien sinnvoll zu ergänzen. Bereiche mit Optimierungspotenzial sind die Kosten, die Ökobilanz und die Vermeidung häufig auftretender Probleme. Ziel ist es daher, alternative Oberflächenbehandlungen eingehend zu untersuchen, um den Korrosionsschutz zukünftig effizienter gestalten zu können. Die BAW reagiert damit auf den allgemeinen Bedarf seitens der WSV bzw. der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter. Der konkrete Fokus liegt auf den Themen: - Verbesserte Reparaturkonzepte (Smart Repair / Spot Repair) - Einsatz von (Plasma-)Nitrierungen als Korrosionsschutz - Adressierung von Haftungsproblemen auf nichtrostenden Stählen Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Kleinflächige Schadstellen am Korrosionsschutz und das daraus resultierende Auftreten von Korrosion sind ein häufiges Bild bei Inspektionen von Bestandsbauten. Sie wirken sich zwar negativ auf die Substanz aus, rechtfertigen aber oft nicht den Aufwand einer vollständigen Erneuerung der Beschichtung. In solchen Fällen stellt die lokale Instandsetzung geschädigter Stellen mit SpotRepair-Beschichtungen eine angemessene Gegenmaßnahme dar (BAW 2020). Diese stellen den Korrosionsschutz wieder her und unterbinden die weitere Korrosion, bis eine Erneuerung des gesamten Korrosionsschutzes wirtschaftlich sinnvoll ist. Gleichzeitig haben Spot-Repair-Beschichtungen i. d. R. den Vorteil, dass sie schnell und einfach angewendet werden können und nicht von Fachfirmen ausgeführt werden müssen. Das Interesse der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter an dieser Technik zeigt sich deutlich an der Nachfrage nach Spot-Repair-Schulungen, welche die BAW bereits seit einigen Jahren anbietet. Eine große Hürde für die Adaption der Reparaturtechniken in der WSV ist die Auswahl geeigneter Systeme. Für den flächigen Korrosionsschutz kann ein geeigneter Beschichtungsstoff aus der „Liste der zugelassenen Systeme“ der BAW ausgewählt werden. Ein entsprechendes Verfahren für Reparatursysteme wird im Rahmen dieser Untersuchung erarbeitet. Das Nitrieren von Stählen für die Härtung von Werkstücken bewährt sich bereits seit über 100 Jahren. Es ist ebenfalls bekannt, dass bestimmte Verfahren auch für den Korrosionsschutz unter atmosphärischen Bedingungen geeignet sind. Welche Verfahren sich jedoch auch im Stahlwasserbau für die WSV bewähren und sich als wertvolle Ergänzung zu den bisherigen Korrosionsschutzstrategien erweisen könnten, ist bisher kaum untersucht worden (Baier et al. 2011). Nichtrostende Stähle (NiRoSta) sind selbst gegenüber typischen korrosiven Einflüssen im Stahlwasserbau weitgehend inert, können jedoch durch Bimetallkorrosion die Korrosion anderer in Kontakt befindlicher Metalle beschleunigen. Daher kann auch eine Beschichtung von NiRoSta sinnvoll sein. Allerdings treten insbesondere bei Beschichtungen auf NiRoSta in Gegenwart von Wasser oder bei dauerhaft hoher Luftfeuchtigkeit häufig Enthaftungsprobleme auf (Funke und Zatloukal 1978). Daher sollen verschiedene Vorbehandlungen von NiRoSta untersucht werden, um diesem Problem im Wasserbau zukünftig besser vorbeugen z

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: Optische Inspektion von Bipolarplatten

Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Denn (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, hat einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks. Außerdem haben Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung, die am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Brennstoffzellekomponenten, insbesondere die MEA, weisen nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen auf und können nicht unmittelbar weiterverwendet werden. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, muss sein Zustand beurteilt werden. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls nicht, muss der Brennstoffzellenstack demontiert, entsprechend befundet und ggf. Einzelkomponenten wiederaufbereitet werden, um der Anforderung eines möglichst hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen. ISRA untersucht im Teilvorhaben in AP3 Inline-Messtechniken zur Erkennung von Korrosion, Deformation und Anhaftung von Dichtungsresten bei demontierten Bipolarplatten. In AP4 wird ISRA versuchen, mit Hilfe von Methoden der Produktionsanalyse bei der Untersuchung der Korrelationen der Parameter für den Aufbau eines vereinfachten Alterungsmodells mitzuwirken. In AP5 werden die Ergebnisse aus AP3 in einen Demonstrator überführt.

Ultraeffiziente metallische Korrosionsschutzbeschichtungen, Teilvorhaben: Industrielle Erprobung

Korrosion ist ein wesentlicher Aspekt im Umgang mit Gebrauchs- und Investitionsgütern. Die Kosten, die in den Industrieländern durch Korrosion entstehen, betragen drei bis vier Prozent des BIP, ohne Korrosionsschutzsysteme wäre diese erheblich höher. Korrosionsschutz ist differenziert in organische und metallische Schichten. Dominierende im Bereich des kathodischen Schutzes mit metallischen Schichten sind Zink/-legierungsschichten. Im Bereich der Feuerverzinkung bestehen dabei mit der klassischen Stückverzinkung, dem Dünnschichtverfahren sowie der Hochtemperaturverzinkung verschiedene Verfahrensweisen, die im Hinblick auf den Korrosionsschutz und den dafür notwendigen Energie- und Ressourceneinsatz unterschiedliche Vor- und Nachteile mit sich bringen. Im Projekt wird eine Lösung erarbeitet, mit der die Eigenschaften des Zinküberzugs im Hinblick auf die Einstellbarkeit der Schichtdicke und Leistungsfähigkeit des Überzugs bei gleichzeitig möglichst geringem Energieeinsatz erreicht wird. Basis bildet das von ZINQ entwickelte Legierungssystem microZINQ®, welches zeigt, dass durch Optimierung der Schmelzenzusammensetzung positive Effekte auf die Effizienz des Überzuges und des Verzinkungsprozesses erzielt werden können.

Ultraeffiziente metallische Korrosionsschutzbeschichtungen, Teilvorhaben: Wissenschaftliche Entwicklung

Korrosion ist ein wesentlicher Aspekt im Umgang mit Gebrauchs- und Investitionsgütern. Die Kosten, die in den Industrieländern durch Korrosion entstehen, betragen drei bis vier Prozent des BIP, ohne Korrosionsschutzsysteme wäre diese erheblich höher. Korrosionsschutz ist differenziert in organische und metallische Schichten. Dominierende im Bereich des kathodischen Schutzes mit metallischen Schichten sind Zink/-legierungsschichten. Die Hochtemperatur- (HT-)verzinkung ist ein Verfahren, dass im Temperaturbereich von 530 - 560 Grad C für Schrauben im Schleuderverfahren und für Stückgut bei 560 - 630 Grad C im Tauchverfahren betrieben wird. Nachteilig dabei ist der hohe Energiebedarf durch die Prozesstemperatur. Im Projekt wird eine Lösung erarbeitet, mit der die Eigenschaften der HTV bei reduzierter Temp. erreicht wird. Basis bildet das von ZINQ entwickelte Legierungssystem microZINQ®. Dies zeigt, dass durch Optimierung der Schmelzenzusammensetzung positive Effekte auf die Effizienz des Überzuges und des Verzinkungsprozesses erzielt werden können.

Bearings Fatigue Life Testing and Calculation

The aim of the BALTIC project is to investigate raceway and structural fatigue for determining the service life of blade bearings in wind turbines. In particular, the possible mutual influence of typical blade bearing damage such as raceway fatigue, wear, ring fatigue and corrosion is being investigated in the joint project. The objectives of this sub-project are the development of a methodology for testing bearings for ring fatigue and the development of a calculation model for the service life of oscillating blade bearings in wind turbines.

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