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Energieeinsparung durch den vollständigen Ersatz der Gasphasenfluorierung durch ein lichtbasiertes Verfahren zur Modifikation von Silikonkautschukoberflächen, Teilvorhaben: Konzept

Silikonelastomere zeichnen sich durch ein hervorragendes Eigenschaftsprofil aus, das Elastizität, isolierende Eigenschaften, Medienbeständigkeit und physiologische Unbedenklichkeit umfasst. Diese Eigenschaften machen sie für viele Anwendungen in Industrie und im privaten Haushalt geeignet, wie z.B. Schläuche, Prothesen oder Sportprodukten. Trotz ihrer geschätzten Bulkeigenschaften ist die Oberflächen nicht ideal. Die Klebrigkeit und hohe Reibung werden als störend empfunden, die Anfälligkeit gegenüber Staub als unhygienisch. Derzeit wird zur Verbesserung der Oberflächenqualität die Gasphasenfluorierung eingesetzt, die jedoch mit hohen Energieaufwänden verbunden ist. Der Prozess umfasst die Herstellung von Fluorgas und den Energieverbrauch während der Fluorierung. Hinzu kommen Umweltbelastungen speziell durch den hohen Kraftstoffverbrauch für den Transport des Silikons zu externen Dienstleistern. Es sind aufgrund des hohen Gefährdungspotenzial im Umgang mit Fluor nur wenige in Deutschland verfügbar, so dass lange Fahrtstrecken nötig werden. Eine vielversprechende Alternative ist die Bestrahlung mit Vakuum-Ultraviolettstrahlung (VUV). Am Fraunhofer IFAM wurde gezeigt, dass Silikon durch diese Methode effektiv modifiziert werden kann. Der Prozess ist ressourceneffizient, da die eingesetzten Strahler eine hohe Umwandlungseffizienz aufweisen und ein Großteil der Strahlung für die Modifikation genutzt werden kann. Zudem ermöglicht der reduzierte Sicherheitsaufwand den Einsatz der VUV-Technologie vor Ort, was die Prozessflexibilität erhöht und den Transport zum Lohnfluorierer überflüssig macht. Das Projekt zielt darauf ab, die Gasphasenfluorierung vollständig durch die energieeffiziente VUV-Modifizierung zu ersetzen. Das übergeordnete Ziel ist es, den Wissensstand über den VUV-Prozess zu erweitern und ein Skalierungskonzept für eine Versuchsanlage in Modulbauweise zu entwickeln, um den Zugang zur Marktverwertung und prognostizierte Energieeinsparpotenziale zu realisieren.

Bedeutung der Mineralstoffernährung der Pflanzen für ihre Resistenz gegenüber Schadorganismen unter besonderer Berücksichtigung der Wirkungen von Silizium und Calcium auf bodenbürtige Krankheiten

Im geschützten Anbau ist mit einem verstärkten Auftreten von pilzlichen Schaderregern, insbesondere Wurzelpathogenen zu rechnen. Im geschützten Anbau am Standort Bangkok ist an der vorgesehenen Hauptkultur Tomate mit einem erhöhten Befall mit Pythium zu rechnen. In diesem Teilprojekt soll am Standort Bangkok durch einen Gewächshausversuch versucht werden, die Wirkung der Ca- und Si-Versorgung in Wechselwirkung mit der Stickstoffversorgung der Pflanzen auf die Infektion, den Infektionsverlauf von Pythium zu charakterisieren und die Wirkung auf den Ertrag der Kulturen zu quantifizieren. Parallel zu den Vegetationsversuchen soll unter kontrollierten Bedingungen in Hannover schwerpunktmäßig der Einfluß von Si und Ca auf das Pathosystem Tomate/Pythium detaillierter untersucht werden. Hierbei stehen im Mittelpunkt (i) die Quantifizierung im Wurzelapoplasten der Ca-, Si-Gehalte und -Bindungsformen und von für den Pilzbefall und die pflanzliche Reaktion auf den Pilzbefall charakteristischen Enzymaktivitäten und Metaboliten in Beziehung zu Infektion und Infektionsverlauf, (ii) die Charakterisierung des Infektionsverlaufes innerhalb des Wurzelsystems unter besonderer Berücksichtigung von Wurzelalter, lokalen Infektionsquellen und lokalem Si, und Ca-Angebot und (iii) die Charakterisierung des Leistungs- und Kompensationsvermögens des Wurzelsystems in Abhängigkeit von Intensität und Verlauf des Krankheitsbefalls. Ziel des Teilprojektes ist es, den möglichen Beitrag der Ca- und Silizium-Versorgung der Pflanzen zur Optimierung der Pflanzengesundheit am Beispiel des Pathosystems Tomate/Pythium zu erarbeiten und unter praktischen Anbaubedingungen zu überprüfen.

Didaktische Silicon- und Cyclodextrin-Dokumentation DiSiDoCy

Im Rahmen des Projektes wurde der WACKER-Schulversuchskoffer mit seinem Begleitheft sowie die CD-ROM 'Didaktische Silicon Dokumentation' überarbeitet und um eine Dokumentation zu WACKER-Produkten der Stoffklasse der Cyclodextrine erweitert. Da es sich um ein Folgeprojekt handelt, wurden die Sachinformationen zu den Siliconen an den aktuellen Forschungs- und Entwicklungsstand angepasst, die Experimente und ihre Vorschriften wurden optimiert. Für die Cyclodextrin-Dokumentation wurden Experimente und schulgeeignete Versuchsvorschriften neu entwickelt und die fachlichen Inhalte didaktisch aufbereitet, um die Cyclodextrine als innovatives Thema für den Chemieunterricht zu erschließen. Die Cyclodextrin-Dokumentation enthält Sachinformationen, Versuchsvorschriften und Arbeitsmaterialien in Form von Arbeitsblättern, Videos und Flash-Animationen. Die Neuauflage des WACKER-Schulversuchskoffer enthält Chemikalien für Experimente mit Siliconen und Cyclodextrinen für den Chemieunterricht der Sekundarstufen, ein Begleitheft mit Informationen und die zweisprachige CD-ROM 'Didaktische Silicon Dokumentation mit der Ergänzung Cyclodextrine'. Seit Erscheinen der Neuauflage im Herbst 2007 wurde der WACKER-Schulversuchskoffer von der Wacker Chemie AG und dem Arbeitskreis von Prof. Dr. M. Tausch an 2000 Schulen in Deutschland, Österreich und der Schweiz verteilt. Die Verteilung wurde begleitet durch Experimentalvorträge auf Tagungen der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) und des Deutschen Vereins zur Förderung des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts (MNU) sowie Lehrerfortbildungen und Workshops in Deutschland, Österreich und der Schweiz

Rheological tests of viscous material mixtures used as lithosphere analogues

This dataset contains rheological and density measurements of viscous material mixtures used to simulate the lithosphere in analogue modeling of tectonic processes. Simulating lithospheric deformation occurring in nature over geological time scales requires appropriately scaled materials for the laboratory experiments. Here, we characterize viscous materials that can exhibit Newtonian and/or non-Newtonian behavior depending on the applied strain rate. We conducted rotational tests in controlled shear rate mode (i.e., shear rate was increased while keeping the temperature constant) and temperature ramp tests (i.e., temperature was varied while keeping temperature constant) on eight different materials, including pure Polydimethylsiloxane (PDMS), pure plastiline (Hartum Color Plaxtin Soft), and mixtures of these materials with fillers (iron powder and/or silicone oil). This publication results from work conducted under the transnational access/national open access action at the Laboratory of Experimental Tectonics of the University Roma Tre supported by WP3 ILGE - MEET project, PNRR - EU Next Generation Europe program, MUR grant number D53C22001400005.

Energieeinsparung durch den vollständigen Ersatz der Gasphasenfluorierung durch ein lichtbasiertes Verfahren zur Modifikation von Silikonkautschukoberflächen, Teilvorhaben: Wissen

Silikonelastomere zeichnen sich durch ein hervorragendes Eigenschaftsprofil aus, das Elastizität, isolierende Eigenschaften, Medienbeständigkeit und physiologische Unbedenklichkeit umfasst. Diese Eigenschaften machen sie für viele Anwendungen in Industrie und im privaten Haushalt geeignet, wie z.B. Schläuche, Prothesen oder Sportprodukten. Trotz ihrer geschätzten Bulkeigenschaften ist die Oberflächen nicht ideal. Die Klebrigkeit und hohe Reibung werden als störend empfunden, die Anfälligkeit gegenüber Staub als unhygienisch. Derzeit wird zur Verbesserung der Oberflächenqualität die Gasphasenfluorierung eingesetzt, die jedoch mit hohen Energieaufwänden verbunden ist. Der Prozess umfasst die Herstellung von Fluorgas und den Energieverbrauch während der Fluorierung. Hinzu kommen Umweltbelastungen speziell durch den hohen Kraftstoffverbrauch für den Transport des Silikons zu externen Dienstleistern. Es sind aufgrund des hohen Gefährdungspotenzial im Umgang mit Fluor nur wenige in Deutschland verfügbar, so dass lange Fahrtstrecken nötig werden. Eine vielversprechende Alternative ist die Bestrahlung mit Vakuum-Ultraviolettstrahlung (VUV). Am Fraunhofer IFAM wurde gezeigt, dass Silikon durch diese Methode effektiv modifiziert werden kann. Der Prozess ist ressourceneffizient, da die eingesetzten Strahler eine hohe Umwandlungseffizienz aufweisen und ein Großteil der Strahlung für die Modifikation genutzt werden kann. Zudem ermöglicht der reduzierte Sicherheitsaufwand den Einsatz der VUV-Technologie vor Ort, was die Prozessflexibilität erhöht und den Transport zum Lohnfluorierer überflüssig macht. Das Projekt zielt darauf ab, die Gasphasenfluorierung vollständig durch die energieeffiziente VUV-Modifizierung zu ersetzen. Das übergeordnete Ziel ist es, den Wissensstand über den VUV-Prozess zu erweitern und ein Skalierungskonzept für eine Versuchsanlage in Modulbauweise zu entwickeln, um den Zugang zur Marktverwertung und prognostizierte Energieeinsparpotenziale zu realisieren.

Energieeinsparung durch den vollständigen Ersatz der Gasphasenfluorierung durch ein lichtbasiertes Verfahren zur Modifikation von Silikonkautschukoberflächen, Teilvorhaben: Transfer

Silikonelastomere zeichnen sich durch ein hervorragendes Eigenschaftsprofil aus, das Elastizität, isolierende Eigenschaften, Medienbeständigkeit und physiologische Unbedenklichkeit umfasst. Diese Eigenschaften machen sie für viele Anwendungen in Industrie und im privaten Haushalt geeignet, wie z.B. Schläuche, Prothesen oder Sportprodukten. Trotz ihrer geschätzten Bulkeigenschaften ist die Oberflächen nicht ideal. Die Klebrigkeit und hohe Reibung werden als störend empfunden, die Anfälligkeit gegenüber Staub als unhygienisch. Derzeit wird zur Verbesserung der Oberflächenqualität die Gasphasenfluorierung eingesetzt, die jedoch mit hohen Energieaufwänden verbunden ist. Der Prozess umfasst die Herstellung von Fluorgas und den Energieverbrauch während der Fluorierung. Hinzu kommen Umweltbelastungen speziell durch den hohen Kraftstoffverbrauch für den Transport des Silikons zu externen Dienstleistern. Es sind aufgrund des hohen Gefährdungspotenzial im Umgang mit Fluor nur wenige in Deutschland verfügbar, so dass lange Fahrtstrecken nötig werden. Eine vielversprechende Alternative ist die Bestrahlung mit Vakuum-Ultraviolettstrahlung (VUV). Am Fraunhofer IFAM wurde gezeigt, dass Silikon durch diese Methode effektiv modifiziert werden kann. Der Prozess ist ressourceneffizient, da die eingesetzten Strahler eine hohe Umwandlungseffizienz aufweisen und ein Großteil der Strahlung für die Modifikation genutzt werden kann. Zudem ermöglicht der reduzierte Sicherheitsaufwand den Einsatz der VUV-Technologie vor Ort, was die Prozessflexibilität erhöht und den Transport zum Lohnfluorierer überflüssig macht. Das Projekt zielt darauf ab, die Gasphasenfluorierung vollständig durch die energieeffiziente VUV-Modifizierung zu ersetzen. Das übergeordnete Ziel ist es, den Wissensstand über den VUV-Prozess zu erweitern und ein Skalierungskonzept für eine Versuchsanlage in Modulbauweise zu entwickeln, um den Zugang zur Marktverwertung und prognostizierte Energieeinsparpotenziale zu realisieren.

Reinigung von gasförmigem Chlorwasserstoff

Die international operierende Wacker Chemie AG mit ihren vier Geschäftsbereichen Polysilicon, Silicones, Polymers und Biosolutions unterhält 27 Produktionsstätten in elf Ländern und beschäftigt rund 15.700 Mitarbeiter*innen. Der Geschäftsbereich Wacker Silicones betreibt am Standort Burghausen eine Methanolyseanlage zur Herstellung von Siloxanen. Die hergestellten Siloxane dienen als Ausgangspolymere für die Herstellung von Siliconen. Durch Umsetzung des innovativen Konzepts soll in Burghausen eine HCl (Chlorwasserstoff)-Wäsche entstehen und in die bestehende Anlage integriert werden. Bei der Herstellung von Siloxanen fallen wasserlösliche und schwer abbaubare, siliziumorganische Verbindungen als Nebenprodukte an und gelangen in die zentrale Abwasserreinigungsanlage des Werks. In einem patentierten, zweistufigen Verfahren der HCl-Wäsche wird der Chlorwasserstoff von den umweltbelastenden Verbindungen gereinigt und in einem Kreislauf dem Prozess wieder zugeführt. Damit werden künftig 90 Prozent der siliziumorganischen Verbindungen bereits in der Produktionsanlage entfernt, bevor sie ins Abwasser gelangen. Durch den Einsatz der HCl-Wäsche können jährlich rund 135 Tonnen siliziumorganische Verbindungen zurückgehalten werden und gelangen somit nicht ins Abwasser. Die TOC-Emissionen (Summe des gesamten organischen Kohlenstoffs in einer Probe) der betriebseigenen Kläranlage verringern sich um rund 20 Prozent. Die HCl-Wäscheanlage bildet den zentralen Bestandteil des Vorhabens und dient damit der Verbesserung der Wasserqualität.

Entwicklung von Prozess und Fertigungstechniken von 'Tunnel Oxide under Contacts on n-Type Silicon Solar Cells' evolutionär, hin zur industriellen Fertigung, Teilvorhaben: Verringerung der winkelabhängigen Reflektion durch Subtextur von Siliciumwaferoberflächen

Das Ziel des Projekts ist es die TOPCon Technologie, wie sie von RENA, Centrotherm, ISC und Co. ('TOUCAN') angeboten wird so konkurrenzfähig zu machen, um Maschinen, Prozesse und Know-how für die Fertigung in Europa sicherzustellen. Ziel der Arbeiten an der TUBAF ist die Verbesserung der winkelabhängigen Reflektion der Solarzellen. Um diese zu reduzieren, wird ein neuer Prozess zur Erzeugung einer Substruktur der Pyramidenflanken über eine temporäre, selbstauflösende nanokristalline Maskierung an der TU Bergakademie getestet. Diese Maske wird auf bereits texturierten Wafern abgeschieden oder durch einen kurzen Ätzschritt generiert. In einem darauffolgenden Ätzschritt wird die freiliegende Siliciumoberfläche abgetragen, wodurch die gewünschte Subtextur auf den Pyramidenflanken generiert wird. Gleichzeitig wird die Maske in diesem Ätzschritt aufgelöst.

Entwicklung von Prozess und Fertigungstechniken von 'Tunnel Oxide under Contacts on n-Type Silicon Solar Cells' evolutionär, hin zur industriellen Fertigung, Teilvorhaben: Nasschemische Produktions-Technologien für TOPCon Fertigungs-Linien

Das Ziel des Projekts ist es, die TOPCon (engl. Tunnel Oxide Passivated Contact) Technologie, wie sie von RENA, Centrotherm, ISC und Co. ('TOUCAN') angeboten wird, so konkurrenzfähig zu machen, um Maschinen, Prozesse und Know-how für die Fertigung in Europa sicherzustellen. Das genannte Konsortium ist der einzige verbleibende Anbieter von Standard-Silicium-Technologie (Prozess und Maschinen) in Europa. Um die Ausbauziele der Bundesregierung zu schaffen und die Versorgungssicherheit von erneuerbaren Energiequellen sicherzustellen, ist es von zentraler Bedeutung die Fertigung von Solarzellen und Modulen, wie auch die dazugehörigen Lieferketten wieder in Europa (Deutschland) anzusiedeln. Entscheidend ist hier unter anderem der konkurrenzfähige welt-weite Wettbewerb. Um sich von der Abhängigkeit von China zu lösen, das größte Herstellerland von PV mit eigenen Maschinen und Technologien, müssen alle verfügbaren Ressourcen in Deutschland genutzt werden. Die TOPCon Technologie hat sich bereits in PV-Fachkreisen als sicherer Nachfolger von PERC gefestigt und stellt damit einen idealen Markteintritt für eine Produktion in Europa dar, um in Zukunft konkurrenzfähig zu bleiben. Dieser technologische Sprung ist vergleichbar mit dem Wechsel von der Al-BSF-Technologie zur PERC-Technologie. Voraussichtlich wird die TOPCon Technologie bis zum Jahr 2027 die dominante Zelltechnologie darstellen. Anfangs kursierten unterschiedliche Prozesssequenzen und Passivierungsverfahren, die über die Zeit zu einem rentablen Produktionsprozess umgesetzt wurden. Historisch sind wir aktuell an einem ähnlichen Scheideweg. Um eine möglichst hohe Ausbeute in der Fertigung zu erzielen, unterliegt die Produktion einer strengen Prozesskontrolle. Damit soll den europäischen PV-Herstellern eine konkurrenzfähige Produktion ermöglicht werden. In diesem Zuge werden bereits die Weichen gestellt, um den wachsenden Markt in der PV wie Aufdachanlagen und BIPV ('Building Integrated Photovoltaic') bedienen zu können.

Entwicklung von Prozess und Fertigungstechniken von 'Tunnel Oxide under Contacts on n-Type Silicon Solar Cells' evolutionär, hin zur industriellen Fertigung, Teilvorhaben: Ofenprozesse

Das Ziel des Projekts ist es, die TOPCon Technologie, wie sie von RENA, Centrotherm, ISC und Co. ('TOUCAN') angeboten wird, so konkurrenzfähig zu machen, um Maschinen, Prozesse und Know-how für die Fertigung in Europa sicherzustellen. Das genannte Konsortium ist der einzige verbleibende Anbieter von Standard-Silicium-Technologie (Prozess und Maschinen) in Europa. Um die Ausbauziele der Bundesregierung zu schaffen und die Versorgungssicherheit von erneuerbaren Energiequellen sicherzustellen, ist es von zentraler Bedeutung die Fertigung von Solarzellen und Modulen, wie auch die dazugehörigen Lieferketten wieder in Europa (Deutschland) anzusiedeln. Entscheidend ist hier unter anderem der konkurrenzfähige welt-weite Wettbewerb. Um sich von der Abhängigkeit von China zu lösen, das größte Herstellerland von PV mit eigenen Maschinen und Technologien, müssen alle verfügbaren Ressourcen in Deutschland genutzt werden. Die TOPCon Technologie hat sich bereits in PV-Fachkreisen als sicherer Nachfolger von PERC gefestigt und stellt damit einen idealen Markteintritt für eine Produktion in Europa dar, um in Zukunft konkurrenzfähig zu bleiben. Dieser technologische Sprung ist vergleichbar mit dem Wechsel von der Al-BSF-Technologie zur PERC-Technologie. Voraussichtlich wird die TOPCon Technologie bis zum Jahr 2027 die dominante Zelltechnologie darstellen. Anfangs kursierten unterschiedliche Prozesssequenzen und Passivierungsverfahren, die über die Zeit zu einem rentablen Produktionsprozess umgesetzt wurden. Historisch sind wir aktuell an einem ähnlichen Scheideweg. Um eine möglichst hohe Ausbeute in der Fertigung zu erzielen, unterliegt diese einer strengen Prozesskontrolle. Damit soll den europäischen PV-Herstellern eine konkurrenzfähige Produktion ermöglicht werden. In diesem Zuge werden bereits die Weichen gestellt, um den wachsenden Markt in der PV wie Aufdachanlagen und BIPV ('Building Integrated Photovoltaic') bedienen zu können.

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