In diesem Projekt werden kostengünstige Pt-arme Legierungsnanopartikel-Kohlenstoff (Pt M NP/C) Katalysatoren mit signifikant verbesserten katalytischen Eigenschaften und Lebensdauern für die beiden Halbzellenreaktionen der Polymerelektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC) entwickelt. Die PEMFC gehört zu den vielversprechendsten Technologien zur umweltschonenden Energieumwandlung. Daher haben die PEMFCs das große Potential, die Zielvorgaben des Energiekonzepts 2050 der Bundesregierung vollständig zu erfüllen. Die heutigen, teuren Edelmetall-Elektrodenmaterialien zeigen jedoch unzureichende Leistungskennzahlen in Bezug auf die Effizienz und auf die Langzeitstabilität auf. Der Fokus in diesem Projekt ist die Verbesserung der Wechselwirkung zwischen den katalytisch-aktiven Pt-M Nanopartikel und dem Substrat. Durch die Funktionalisierung des Trägermaterials wird seine Oxidationsresistenz und die Haftung der NP extrem verbessert. Die Pt-M NP mit kontrollierter Partikelgröße, Zusammensetzung und Kristallinität werden durch die nasschemische Imprägnierungsmethode hergestellt, weil diese Art der Synthese für die Industrie eine hohe Relevanz hat. Die Herstellung von Pt M NP erfolgt mittels moderner nasschemischer Imprägnierungsmethode, da diese Art der Synthese großtechnisch für die Industrie kostengünstig durchführbar ist und somit von großer wirtschaftlicher Relevanz ist. Weiterhin werden Strategien zur Verbesserung der Katalysatorlebensdauer durch die Modifizierung des Kohlenstoff-Trägermaterials entwickelt um deren Oxidationsresistenz zu erhöhen und somit insgesamt den Partikelabtrag zu minimieren. Die hier entwickelten Katalysatoren werden nicht nur für die ORR und HOR mittels rotierender Ring-Scheibenelektroden (RRDE)-Technik im Labormaßstab optimiert, sondern auch in einer realen Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle untersucht. Es wird in diesem Projekt angestrebt, die in der RRDE erzielten Aktivitäts- und Stabilitätsverbesserungen in die MEA zu transferieren.
Das Fraunhofer HHI entwickelt in seinem Vorhaben die nötige Sensorik zur Überwachung der Parameter Temperatur, Dehnung und Stromstärke eines Hochleistungsbatteriesystems zur Erbringung von Momentanreserve. Grundlage der Sensorik sind Faser Bragg-Gitter (FBG), welche am HHI mittels fs-Laserpulsen in Standardglasfasern aus dem Telekommunikationsbereich prozessiert werden können. Die Herausforderung des Vorhabens besteht in der hohen Anzahl an Messstellen, der nötigen Präzision sowie dem geringen Zeitbereich (Millisekunden) in dem die Überwachung erfolgen muss. Zum Messen des elektrischen Stromes ist es Ziel des Vorhabens einen völlig neuartigen Stromsensor zu entwickeln, welcher auf Grundlage von Wellenleitern in magneto-optisch aktiven Materialien, zum Beispiel Cer dotiertem Yttrium-Eisen-Granat, funktioniert. Durch die Eigenschaften des Granats lässt sich ein kompakter Sensor herstellen, der mit hoher Genauigkeit und Frequenz unabhängig von elektromagnetischen Störeinflüssen den Stromfluss optisch bestimmt. Um die Ziele des Vorhabens zu erreichen, ist es zunächst nötig gemeinsam mit den Projektpartnern ein Lastenheft zu formulieren und sich auf verbindliche Anforderungen an das Gesamtsystem zu verständigen. Auf dieser Grundlage wird ein Konzept für das optische Messsystem erstellt und untersucht, wie sich die Anforderungen bestmöglich realisieren lassen. Zudem wird zu Beginn des Vorhabens ein Sicherheitskonzept erstellt und die Sensorik - sobald wie möglich - in die Batteriesysteme integriert. Parallel wird mit Alterungsuntersuchungen an Batteriezellen und -modulen begonnen. Im zweiten Projektjahr wird das Sicherheitskonzept validiert und mit dem Aufbau der optischen Messsysteme begonnen. Zudem soll eine erste Inbetriebnahme im Labor erfolgen und die Alterungsuntersuchungen werden fortgeführt. Im dritten Projektjahr wird das Gesamtsystem in Betrieb genommen und ausführliche Versuche im Labor und im Feld durchgeführt.
Die Potenziale der Sharing Economy sind: weniger besitz-orientierte Konsummuster, Nutzungsdauerverlängerung und -intensivierung von Produkten und Produktionsmitteln sowie kollaborativere Lebens- und Wirtschaftsweisen können enorme Ressourcen- und Emissionsminderungseffekte sowie soziale Nachhaltigkeitseffekte produzieren. Die Ideen der Sharing Economy haben in jüngerer Zeit vor allem durch die zunehmende Digitalisierung einen Aufschwung erlebt - was großen Plattformanbietern wie Uber oder AirBnB ein schnelles Wachstum beschert und eine zunehmend kritische Diskussion über Rebound-Effekte und Sharing als neuen Konsum- und Wachstumstreiber ausgelöst hat. Es zeigt sich, dass erfolgreiches Upscaling aus der Nische in den Mainstream hier auf Kosten nachaltigkeits-orientierter Ziele und Motivationen geschieht. Ziel der Nachwuchsgruppe ist es deshalb, Konzepte der Sharing Economy im Kontext urbaner Transformationsprozesse zu untersuchen und über diese gekoppelte Perspektive als innovativen Zugang zu den Potenzialen der Sharing Economy nachhaltigere Upscaling-Strategien zu entwickeln. Mit der Entwicklung des Konzepts der Urban Sharing Society mit entsprechender Theorie- und Methodenintegration leistet die Gruppe einerseits einen wissenschaftlichen Beitrag und bringt im transdisziplinären Prozess im Reallabor Wuppertal neue Impulse für die Praxis ein.