Das Projekt "Teilprojekt 1: Defekteintrag, -verteilung und -wirkung auf die elektrischen Eigenschaften von mono- und multikristallinem Silizium und Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Experimentelle Physik durchgeführt. Im Projekt werden zwei Ziele verfolgt. Im ersten Teil die Wechselwirkung der Siliziumschmelze mit seiner Umgebung -Tiegel und Gasatmosphäre. Diese Wechselwirkungsprozesse sollen modellmäßig erfasst, quantitativ beschrieben und dann in ein FEM Programm implementiert werden, mit dem die Stoff- und Transportprozesse in der Schmelze und bei der Kristallisation gerechnet werden können. Damit soll der Einbau von Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff bestimmt werden. Im zweiten Teil werden die gezüchteten Kristalle hinsichtlich ihrer Defektstruktur charakterisiert. Der Schwerpunkt liegt auf der Verteilung der genannten Fremdatome und deren Auswirkungen auf die elektrischen und optischen Eigenschaften. Weiterhin wird die Entstehung, Verteilung und Kontamination von Versetzungen untersucht. Insgesamt soll festgestellt werden, inwieweit die Defekte das Wirkungspotential der Solarzellen limitieren. Dazu werden auch Messungen an den standard-prozessierten Solarzellen durchgeführt und analysiert. Die Rechnungen werden mit bereits vorhandenen FEM Programmen durchgeführt. In diese werden die Wechselwirkungsmodelle implementiert. Es handelt sich dabei um 2d- und 3d-Modelle, mit denen man Strömung und Stofftransport berechnen kann. Die Bestimmung der Fremdatomverteilung im Kristall erfolgt durch FTIR und Lebensdauermessungen. Bei letzterem sollen das QSSPC-Verfahren und SPV-Verfahren eingesetzt werden. Versetzungen werden durch automatisierte Mikrosopbildanalyse bestimmt.
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Geowissenschaften, Facheinheit Mineralogie, Abteilung Kristallographie durchgeführt. Das Projekt AcE setzt sich zum Ziel, den Einbau und die Immobilisierung von Actiniden (An) in kristallinen, endlagerrelevanten Festphasen auf atomarer Ebene zu verstehen. Die wesentlichen Ziele des Vorhabens AcE sind, (i) die Entwicklung von Synthesestrategien für An(IV)-dotierten Festphasen (ii) die Beschreibung der strukturellen und physikalischen Eigenschaften der An-dotierten Materialien mit kombinierten atomistischen und experimentellen Ansätzen und (iii) die Beschreibung des Verhaltens von An-dotierten Festphasen nach Bestrahlung, z.B. die Langzeit-Beständigkeit, das Auflösungsverhalten, die mechanische Stabilität und das Gesamtpotential zur Aufnahme von An in der Matrix. Diese Ziele sollen einen Beitrag zur Bewertung innovativer Entsorgungsstrategien liefern. Und das Wissen über das langfristige Verhalten von An bei der Entsorgung in tiefen geologischen Endlagern erweitern.
Das Projekt "Vorhaben: Struktur und Energetik der Adsorption von As- und Cr- Spezies in und auf Schwertmannit, Ferrihydrit und Goethit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Department für Geo- und Umweltwissenschaften, Sektion Kristallographie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, unter Nutzung von Schwertmannit, welcher als Reststoff bei der Aufbereitung von Abwässern des Braunkohlebergbaus anfällt, eine kostengünstige Wasserbehandlungstechnologie zur Arsen-Elimination zu entwickeln. In Wässern höherer Alkalinität wandelt sich Schwertmannit rasch in Fe(III)-Hydroxide um, die reaktive Mineraloberflächen zur Schadstoff-Adsorption bereitstellen. Gegenüber dem Fe(III)Cl3-Einsatz werden pro mol Fe(OH)3 nur ca. 8% der Alkalinität und 4% der Salzkonzentration freigesetzt. Im Teilprojekt 1 (TU Freiberg) soll das Verständnis der Biomineralisation von Schwertmannit verbessert und dessen Bildungsbedingungen optimiert werden. Der biotische Mineralbildungsprozess wird unter verschiedenen Milieubedingungen bzw. mit verschiedenen, z. T. aus der bestehenden Pilotanlage (TP2) kultivierten und isolierten Bakterienspezies untersucht. Die gebildeten Mineralstrukturen werden anschließend mittels TEM, Radioisotopie und SNMS analysiert. Der Einfluss von Eisen-Oxidase-Komplexen in den Zellmembranen von Bakterien soll durch biochemische Analysen und Strukturaufklärung ermittelt werden. Im Teilprojekt 2 (GEOS Freiberg mit Unterstützung der Vattenfall Europe Mining AG) soll die Synthese von Schwertmannit in einer bereits bestehenden Pilotanlage biotechnologisch optimiert werden, um im Dauerbetrieb hohe Raum-Zeit-Umsatzraten zu erreichen. Hierzu wird eine veränderte Reaktionsführung (getrennte Eisenoxidation und Schwertmannit-Fällung), die Zugabe puffernder Substanzen (zur Anhebung des pH-Wertes zur Optimierung der Schwertmannit-Fällung) sowie der Einsatz von Trägermaterialien (zur besseren Fixierung der Biomasse) getestet. Im Teilprojekt 3 (LMU München) wird die Struktur und Energetik der Arsen-Adsorption auf den Oberflächen von Schwertmannit und seinen Transformationsprodukten untersucht. Struktur, Morphologie und Gefüge der in TP 1, 2 und 4 hergestellten Minerale werden mittels SEM, TEM und XRD sowie die Struktur der Arsen-Bindung mittels XAS und STS analysiert. Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen werden eingesetzt, um Adsorptionsprozesse im Detail zu berechnen und damit die Auswertung der strukturellen Analysen zu stützen. Im Teilprojekt 4 (Universität Bayreuth) werden die Wechselwirkungen von Schwertmannit und seinen Transformationsprodukten mit kontaminierten Wässern betracht und der Prozess der Schadstoffelimination optimiert. Auf Untersuchungen zur Transformationskinetik und dem Verhalten von Arsen bei der Transformation folgen Versuche zur Langzeitstabilität der Schadstoffbindung. Im Teilprojekt 5 (GEOS Freiberg, Universität Bayreuth mit Unterstützung der Wismut GmbH) wird in einer aktiven Wasserbehandlungsanlage der Wismut GmbH ein Pilotversuch zur Nutzung von Schwertmannit konzipiert und durchgeführt sowie hydrochemisch und technisch-ökonomisch ausgewertet. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teil II: Vakuumfreie galvanische Abscheidung von CIS Precursorn" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Atotech Deutschland GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projektes 'Pro-CIS' werden kostengünstige Vorläuferschichten (Precursor) für die Prozessierung von CIS Dünnschichtsolarmodulen untersucht. Gesamtziel des Projektes ist es, eine Prozessempfehlung für den Herstellungsprozess mit geringsten Kosten/Watt auf Basis von im Projekt erarbeiteten Prototypen und Daten zu erreichtem Wirkungsgrad, Material- und Prozesskosten zu erstellen. Pro-CIS ist ein Verbundprojekt von AVANCIS, des Lehrstuhls der Werkstoffe der Elektrotechnik sowie des Lehrstuhls für Kristallographie & Strukturphysik (Universität Erlangen). In einem Arbeitspaket wurden auch galvanisch abgeschiedene Precursor untersucht. Diese wurden von ATOTECH hergestellt. Die Entwicklung des Badabscheidungsprozesses wurde im Rahmen des Teilprojektes FKZ 0329941B durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Terrawater GmbH durchgeführt. HighCon entwickelt innovative, mehrstufige, selektive Prozesse zur Wiederverwendung von industriellem Abwasser sowie zur Aufbereitung und Verwertung der Konzentratinhaltsstoffe. Neben ausgewählten Industrieanwendungen werden für Wasserrecycling und Konzentratverwertung weitere Verwertungswege identifiziert und evaluiert. In HighCon werden innovative Technologien (z.B. Membrandestillation, Verdunstung) und Gesamtprozesse für die Praxis entwickelt und demonstriert. Für eine erstmalige, ganzheitliche Optimierung der Wasserwiederverwendung bildet ein Simulationstool die Zusammenhänge von Rohwasserströmen bis zur Konzentratverwertung ab. Industrieeinbindung, Marktanalyse und Ergebnisverwertung über ein Spin-off sichern eine optimale wirtschaftliche Umsetzung. Sie trägt maßgeblich zur Entschärfung des Konzentratproblems bei Erhöhung der Wasserwiederverwendung bei. Im Rahmen des Projektes entwickelt, konstruiert und baut Terrawater einen alternativen Befeuchter für den Kristallisationsprozess auf Kühlturmbasis um eine effizientere Wertstoffrückgewinnung zu realisieren. Dies ist notwendig, um die aus den anderen Technologien des Projektes resultierenden Permeat-Lösungen im Dauerbetrieb kostengünstig das restliche Wasser abzutrennen und so die darin enthaltenen Mineralien zurückzugewinnen. Des Weiteren ist der Betrieb eines existierenden Laborsystems zur Kristallisation mit den neuen Befeuchtern geplant, um zum einen eine Wertstoffrückgewinnung zu erzielen und zum anderen um geeignete Versuchsparameter für den Dauer-ZLD-Betrieb zu gewinnen. Terrawater bearbeitet im Projekt das Arbeitspaket 2.4 'Entwicklung eines alternativen Befeuchters für die Kristallisation. Hierfür sind in 2017 drei und 2018 zwei Mannmonate geplant. In dieser Zeit sollen die Prototypen entwickelt und gebaut werden und an einer Laboranlage in Kiel mit Konzentraten aus dem Projekt erprobt werden. Für die Begleitung der Demonstrationssysteme in 2018 sind zwei Mannmonate vorgesehen.
Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Geowissenschaften, Facheinheit Mineralogie, Abteilung Kristallographie durchgeführt. Das Vorhabensziel des Frankfurter Teilprojekts ist die strukturelle und physikalische Charakterisierung der von Keramiken und Kristallen, die für die Immobilisierung langlebiger Radionuklide eingesetzt werden könnten. Die Proben werden von den Verbundpartnern hergestellt. Zum Erreichen des Vorhabenziels sollen Neutronen- und Synchrotronbeugungsuntersuchungen sowie mikrokalorimetrische und ultraschallspektroskopische Messungen durchgeführt werden. Die experimentellen Untersuchungen sollen durch atomistische Modellrechnungen, die auf der Dichtefunklionaltheorie basieren, ergänzt werden. Die Neutronen- und Synchrotronbeugungsuntersuchungen sollen an Großforschungseinrichtungen (PETRA III, ESRF, APS, LANSCE) durchgeführt werden. Die Hochtemperatur-Ultraschallexperimente werden mit selbstkonstruierten Geräten in Frankfurt durchgeführt. Für die Mikrokalorimetrie steht ein Quantum Design PPMS System zur Verfügung und die Dilatometermessungen werden auf einem Gerät der Fa. Netzsch durchgeführt.
Das Projekt "Die Bildung und Entwicklung des Erdmantels im Archaikum; Subkalzische Granate und Eklogite als älteste Zeitzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Geowissenschaften, Facheinheit Mineralogie, Abteilung Petrologie und Geochemie durchgeführt. Die Entstehung und das Wachstum der Archaischen Kerne von Kontinenten und die zeitliche und örtliche Entwicklung von Prozessen im subkratonischen Erdmantel und der darüber liegenden Kruste sind wichtige Eckpfeiler zum Verständnis der Stabilisierung von langlebigen kontinentalen Blöcken durch einen auftriebsfähigen Erdmantel. In einem vorherrschenden Modell wird der subkratonische Erdmantel als Restit von partiellem Schmelzen bei niedrigem Druck betrachtet, der durch Subduktion in Granatperidotit umgewandelt wurde. Eklogite und Granatperidotite des subkontinantalen lithosphärischen Mantels sind dementsprechend die subduzierten Schmelzprodukte. Um die Zeitlichkeit der partiellen Schmelzprozesse und von Wiederanreicherungsprozessen des Erdmantels unterhalb des Kaapvaalkratons einzugrenzen, haben wir bereits früher einzelne Körner von harzburgitischen, subkalzischen Granaten analysiert. Damit erhielten wir das Alter von definierten Ereignissen, die mit krustalen Ereignissen übereinstimmen und kein Kontinuum, wie es von Re Os Modellaltern angezeigt wird. Eklogite und Granatpyroxenite werden wie Peridotitxenolithe ebenfalls von Kimberliten durch die Archaische Kruste an die Erdoberfläche gefördert. Sie sind wegen ihrer möglichen sehr unterschiedlichen Entstehung und möglicher späteren Überprägungen sehr heterogen. Quälende Fragen sind die Art der Protolithe, deren Alter und das Alter der Eklogitisierung und der Bezug zu den Peridotiten. Wir fanden durch unsere Untersuchungen von Eklogiten und Granatpyroxeniten von Bellsbank (Kaapvaalkraton), dass eine Anzahl davon chemisch fast nicht modifizierte Teile subduzierter ozeanischer Kruste darstellen (= fast unveränderte Schmelz-zusammensetzungen, Plagioklas- und Klinopyroxenreiche Kumulate). Deren rekonstruierte Gesamtgesteinszusammensetzungen bilden eine Aufreihung in einem Lu Hf Isochronendiagramm. Drei Proben ergeben ein Alter von 4.12 +- 0.06 Ga mit eHfi = 3 (+-7), d.h. dem Verhältnis des Erdmantels zu dieser Zeit. Ein so hohes Alter findet man bisher nicht in der Kruste oder als Re Modellverarmungs-alter im Erdmantel. Lu Hf Modellalter von Granaten sind Minimumalter. Sie ergeben aber bereits Alter bis zu 3,5 Mrd. Jahre, was die hohen Alter bestätigt. Wir wollen unsere Arbeiten an subkalzischen Granaten auf weitere Lokalitäten des Kaapvaalkratons ausdehnen, um die detaillierte Geschichte des subkratonischen Erdmantels weiter zu erforschen, d.h. die Unterscheidung verschiedener Schmelz-regime, deren Zeitlichkeit und die Zeit der Modifikation des Erdmantels durch Metasomatose. Ein zweites Ziel ist die Verifizierung der 4.1 Mrd. Jahre Eklogitisochrone mit weiteren Proben aus Bellsbank. Wenn sie sich als richtig erweist, würde sie das höchste Alter darstellen, das jemals von einer Eklogitserie erhalten wurde. Dies hätte großen Einfluss auf Modelle zur Entstehung hadäischer Kruste und ihrer Erhaltung im lithosphärischen Erdmantel.
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Geowissenschaften, Facheinheit Mineralogie, Abteilung Kristallographie durchgeführt. (a) Verständnis des Einbaus von Cm und weiteren dreiwertigen Aktiniden in endlager-relevanten Verbindungen mit DFT-basierten atomistischen Modellrechnungen in Kombination mit von uns entwickelten thermodynamischen Modellrechnungen. (b) Charakterisierung von U-haltigen Proben mit Mikrokalorimetrie und Raman-Spektroskopie. (c) Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Se-Einbau in endlager-relevante Phasen. Für die DFT-Modellrechnungen werden Implementationen verwendet, die ebene Wellen und Pseudopotentiale benutzen. Als Approximation für die Austausch-Korrelationswechselwirkung werden Ansätze wie die Generalisierte Gradientenapproximation mit lokalem Coulomb-Term (GGA+U) benutzt. Gitterdynamische Rechnungen basieren entweder auf 'linear response' oder 'finite displacement' Ansätzen. Eigenschaften von Mischkristallen werden mit von uns entwickelten Verfahren ('single defect' oder 'double defect' Methoden) bestimmt. Von den Verbundpartnern hergestellte Proben werden in Frankfurt bezüglich ihrer thermodynamischen und gitterdynamischen Eigenschaften charakterisiert. Mikrokalorimetrie wird mit einem Quantum Design PPMS System im Temperaturintervall von 2 - 300 K durchgeführt. Ramanspektren werden mit einem Renishaw-Spektrometer gemessen.
Das Projekt "Sub project: Quantifying the bulk mineralogy of Arctic Ocean sediments of the last 80 Ma: Terrigenous sediment transport, climate and sediment deposition characteristics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 05: Geowissenschaften, Fachgebiet Kristallographie durchgeführt. This project continues to aim on the full quantitative phase analysis (QPA) of Cretaceous to Quaternary sediments of the central Arctic Ocean (AO). As indicated by the extensive use of the X-ray diffraction data for the determination of lithologica! units of the IODP Leg 302-Arctic Coring Expedition (ACEX) cores it is an important part of the internationally coordinated investigation of the cored Quaternary to Cretaceous sediments. Currently, 230 powdered samples are investigated with Xray diffraction revealing the sedimentation and early diagenetic history of the ACEX cores. The second year of this research project aims on a higher resolution sampling of the most relevant sediment sequences. Initial stratigraphic results of the ACEX cores assume a continuous sedimentation from about 15-16 Mill, years ago (middle Miocene) to today. This provides for the first time the change to resolve the increasing glaciations of the Northern Hemisphere in unprecedented detail in a record from about 88 degree N. The mineralogical fingerprints of the potential glaciated regions are well known. As a result, sediment transport by sea ice and/ or icebergs are reconstructable and the early glaciation history can be cleared. The mineral assemblage has strongly changed between the late Cretaceous/ Early Tertiary Greenhouse and the middle Tertiary Icehouse sediment sequences. Here, we will try to decipher if only tectonic reasons (separation and drowning of the Lomonosov Ridge slide) or additionally source region change have been the reason.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Professur für Anorganische Molekülchemie durchgeführt. Im Vorhaben sollen Struktur-Wirkungsbeziehungen zwischen f-Elementen und naturstoffrelevanten Derivate, strukturanlogen tripodalen Ligandsystemen und Liganden auf Basis von funktionalisierten Chitosan in Hinblick auf eine mögliche Mobilisierung in der Umwelt untersucht werden. Zur Aufklärung solcher Wechselwirkungsmuster werden verschiedene Teilaspekte bearbeitet, die von der Synthese der verschiedenen Ligandentypen über experimentelle und theoretische Studien zum Komplexbildungsverhalten in Lösung bis hin zu exakten Bestimmung thermodynamischer Kenngrößen sowie der Beschreibung von Verteilungs- und Transportmechanismen in umweltrelevanten Systemen reichen und eine Ableitung der geltenden Struktur-Wirkungsbeziehungen erlauben. Zur Verwirklichung dieser Ziele müssen sowohl synthetische Arbeiten zur Darstellung der Liganden und deren Metallkomplexe als auch verschiedene Charakterisierungsmethoden für die Identifizierung der in Lösung und im festen Zustand vorliegenden Spezies durchgeführt werden: a) Synthese und Charakterisierung der vorgesehenen Ligandentypen sowie entsprechender Materialien b) Darstellung und Charakterisierung ausgewählter Ln- und Ac-Komplexe sowohl im festen Zustand (Kristallstrukturanalyse, TGA-DSC, Festkörper-NMR) als auch in Lösung (MS-, IR- Raman-, UV/Vis- und NMR-Spektroskopie, sowie Flüssig-Flüssig-Extraktion). c) Um ein möglichst vollständiges Bild von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der neu synthetisierten Komplexe zu erhalten, sind insbesondere auch die Bestimmung und Modellierung thermodynamischer Standarddaten der Komplexbildung erforderlich. Vor allem von Interesse sind in diesem Zusammenhang thermogravimetrische und dynamische differenzkalorimetrische Untersuchungen, um Aussagen über die Stabilität, Phasengleichgewicht und Zersetzungserscheinungen der synthetisierten Verbindungen und Komplexe treffen zu können.
| Origin | Count |
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| Bund | 136 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 136 |
| License | Count |
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| Englisch | 25 |
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