Das Projekt "Im Fokus des Projektes NORLED steht die Herstellung einer neuen Technologie für energieeffiziente, weiße Leuchtdioden auf Basis fluoreszierenden Siliziumkarbids, die im Vgl. zum Stand der Technik umweltfreundlicher und kostengünstiger ist" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Department Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl Werkstoffe der Elektronik und Energietechnik. Arbeitsgruppe Crystal Growth durchgeführt. Im Gesamtprojekt NORLED (N-INNER) werden weiße Leuchtdioden auf Basis von fluoreszierendem SiC (f-SiC) hergestellt. Die Innovation des f-SiC liegt in der definierten Misch-Dotierung des Halbleiters SiC mit N, und vor allem Al und B. Zur Bauelementherstellung kommt der sog. Fast Sublimation Growth Prozess (FSGP) des Projektpartners IFM M.SYVÄJÄRVI zum Einsatz, welches ohne umweltgefährliche metallorganische Prekursoren, wie bei den Standard GaN Leuchtdioden auskommt. Das vorliegende Teilprojekt (IMS P.WELLMANN) bildet das Materialfundament des Gesamtprojektes und stellt speziell dotierte SiC-Substrate und Ausgangsmaterialien für den FSG-Prozess zur Verfügung. Zum Einsatz kommt das von P. Wellmann entwickelte, sog. Modifiziertes PVT (physical vapor transport), das Dotierstoffe über eine extra Gasleitung in die Wachstumszelle einleitet. Die hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie im Teilprojekt FOE E.SPIECKER bildet das Fundament der Materialcharakterisierung. WISSENSCHAFTLICH-TECHNOLOGISCH steht die Ausbalancierung der Dotierstoffe N, Al und B zur Erzeugung von weißem Licht im Fokus. (1) Bereitstellung von Ausgangsmaterialien für den FSG-Prozess (poly-SiC dotiert mit N, Al und B). (2) Herstellung von kristallinen SiC-Wafern (50mm und 75mm) dotiert mit N, Al und B. (3) Optimierung der Bauelement-Farbe Weiß durch Variation der Dotierung (4) Korrelation Dotierung mit Kristalldefekten. Die deutschen Teilprojekte ergeben bereits in sich eine sinnvoll abgeschlossene Einheit.
Das Projekt "Thermochemische Behandlung von Klärschlammasche und anderen phosphathaltigen Aschen mit dem Ziel der Abtrennung von Schwermetallen - Herstellung von Phosphatdüngemitteln aus den behandelten Aschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Abteilung 4 Material und Umwelt, Fachgruppe 4.3 Abfallbehandlung und Altlastensanierung durchgeführt. A) Problemstellung: Die Asche aus der Klärschlammverbrennung sowie aus der Verbrennung von Tierkörpern, Schlachthofabfällen u.ä. wird gegenwärtig ohne Nutzung der darin enthaltenen Wertstoffe, z.B. Phosphor, auf Deponien entsorgt. Voraussetzung für eine Nutzung des Phosphatgehaltes dieser Aschen im Sinne der Kreislaufwirtschaft ist erstens die separate Verbrennung der phosphatreichen Abfälle und zweitens die Abtrennung der darin enthaltenen Schwermetalle. Die praktisch vollständige Abtrennung (Sublimation) der Schwermetalle Pb, Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, Hg und andere gelingt durch Überführung in die Chloride mit Hilfe von Magnesiumchlorid im Drehrohrofen bei 700-1000 Grad Celsius. Die Schwermetallchloride sind bei diesen Temperaturen flüchtig und können aus der Gasphase abgeschieden werden. B) Handlungsbedarf (BMU; ggf. auch BfS, BfN oder UBA): Die derzeit zur Herstellung von Phosphat-Düngemitteln herangezogenen mineralischen Phosphat-Vorkommen werden vorhersehbar in den nächsten 200 Jahren erschöpft sein. Für die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion ist Phosphat jedoch als Düngemittel unverzichtbar und durch keinen anderen Stoff zu ersetzen. Bei konsequenter Nutzung der in bestimmten Abfallströmen enthaltenen Phosphate zur Düngemittelherstellung könnte der derzeitige Bedarf an mineralischem Phosphatdünger, der zu 100 Prozent importiert werden muss, vollständig durch Recycling-Produkte ersetzt werden. C) Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines thermochemischen Verfahrens zur Abtrennung der Schwermetalle aus Klärschlammasche und vergleichbaren, phosphathaltigen Aschen. Das Verfahren, das im Labormaßstab bereits seine prinzipielle Tauglichkeit gezeigt hat, soll in den Technikumsmaßstab (kg-Maßstab) übertragen werden. Dieser Schritt ist erforderlich, um die großtechnische Umsetzung einer Verwertung von Klärschlammaschen, die künftig in zunehmenden Mengen anfallen werden, einzuleiten. Die BAM hat Patentschutz für das Verfahren angemeldet.
Das Projekt "Die Rolle der Eismikrophysik für die Modellierung und Vorhersage von Schneestürmen und Eisregen in Mitteleuropa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. Während im ersten Teil des Vorhabens eine klimatologische Untersuchung des in Tiefdruckgebieten gebildeten Wolkeneises durchgeführt werden soll, widmet sich der zweite Teil der Analyse von Strömungen in diesen Tiefdruckgebieten im Hinblick auf die Wolkeneisbildung. Im dritten Teil soll untersucht werden, welchen Einfluss die Sublimation und das Schmelzen von Wolkeneis auf die Entwicklung und mesoskalische Struktur von Tiefdruckgebieten hat.
Das Projekt "Entwicklung energiesparender Pressen für den Textildruck" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CSC Schäfer GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel des Vorhabens war die Entwicklung einer neuartigen Presse für Sublimations- und Transferdruck, deren Pressenstempel im Gegensatz zur derzeit üblichen Dauerheizung nur zum direkten Druckvorgang beheizt wird. Dadurch soll Energie eingespart und zugleich die Druckqualität verbessert werden. Es wird ein Einsparpotential von deutschlandweit etwa 99 000 MWh/a abgeschätzt. Dies soll durch die Entwicklung von Druckstempeln in verschiedenen Größen, die extrem schnell aufgeheizt werden können, realisiert werden. Dazu sind neuartige Druckköpfe mit schnell reagierenden Heizelementen, wie z.B. Halogenstrahlern oder induktiver Erwärmung, hitzebeständige, effektive Wärmedämmungen, speziell abgestimmte Druckplatten möglichst geringer Masse und schnell reagierende Temperaturregelungen zu entwickeln. Zusätzlich sind entsprechende Sicherheitseinrichtungen vorzusehen. Diese neuartigen Druckköpfe sollten - soweit möglich - in vorhandene Pressenausführungen integrierbar sein. Fazit: Es wurde eine neuartige Textildruckpresse mit Schnellheizeinrichtung entwickelt, die es erlaubt, die Heizung der Druckplatte erst nach dem Einlegen des zu bedruckenden Textilteils einzuschalten. Die Heizung kann nach Bedarf gesteuert werden, ohne für die erforderliche, schnelle Erwärmung wesentlich leistungsstärkere Heizelemente einsetzen zu müssen. Die Aufgabe wurde durch Verwendung von Infrarotstrahlern und IR-durchlässigem Borosilikatglas gelöst. Zusätzlich wurde die Wärmeisolierung durch die gepressten Formteile aus Kieselsäure wesentlich verbessert. Ein weiteres Kriterium war die gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb der Druckplatte. Es wurde eine Anordnung mit Infrarot-Heizelementen gefunden, die eine gleichmäßige Aufheizung der Druckplatte innerhalb von 30 Sekunden garantiert. Eine neue Druckpresse für Drucke bis zur Größe DIN A4 wurde als Prototyp hergestellt. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das Entwicklungsziel erreicht wurde.
Das Projekt "Die CTS-Duennschichtsolarzelle - Entwicklung von Leistungsmodulen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ANTEC Angewandte Neue Technologien GmbH durchgeführt. Die CTS-Duennschichtsolarzelle stellt eine der fuehrenden Optionen fuer kostenguenstige Direktumwandlung solarer Energie in Elektrizitaet dar. Bei ANTEC GmbH wurden bereits Kleinmodule mit 10,5 v.H. Wirkungsgrad nach dem patentierten Verfahren der Close-Spaced Sublimation (CSS) hergestellt. Ziel der hier vorgeschlagenen Arbeiten ist die Verbesserung des Wirkungsgrades von Leistungsmodulen durch Weiterentwicklung und Verbesserung aller Einzelschritte des Produktionsverfahrens fuer die CTS-Duennschichtsolarzelle. Hierdurch sollen alle kritischen Teile der Module, wie CdS/CdTe Uebergangsbereich, Front- und Rueckkontakt, die Verschaltungsbereiche und die hermetische Laminierung verbessert werden. Die Verfahrensschritte der Modulherstellung sollen in Hinblick auf das zukuenftige Produktionsverfahren soweit entwickelt werden, dass 30 x 30 cm2 grosse Leistungsmodule mit 14 v.H. Wirkungsgrad hergestellt werden koennen. Dies soll am Ende der Arbeiten nachgewiesen werden.
Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Gewinnung von Ammoniumcarbamat aus der Vergärung stickstoffhaltiger Einsatzstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Umwelttechnik, Lehrstuhl Abfallwirtschaft durchgeführt. Geflügel zählt weltweit zu den Hauptlieferanten tierischen Eiweißes und wird daher in großen Mengen produziert. Folglich entstehen als Nebenprodukt große Mengen Geflügelkot, der sich wegen des hohen Methanertrages als Substrat für Biogasanlagen anbietet. Der Stickstoffgehalt verhindert jedoch die Monovergärung, wenn keine Stickstoffentfrachtung vorgenommen wird. Das Hauptziel des Projektes besteht darin, eine Stickstoffentfrachtung durch Austreiben von Ammoniak mittels kombinierter thermischer, Ultraschall- und Unterdruckdesorption und in der anschließenden Reaktion des Ammoniaks mit dem Kohlenstoffdioxid des Biogases zu Ammoniumcarbamat, einem Zwischenprodukt der Harnstoffsynthese. Die Reaktion findet als Sublimationsreaktion durch Kühlung der getrockneten Teilströme statt, ist apparativ anspruchslos und benötigt kaum Energie. Im Projekt sollen grundlegende Prozessparameter und Dimensionierungsrichtlinien gefunden werden. In der Monovergärung von Hühnertrockenkot in einem zweistufigen Verfahren wird Ammoniak durch Temperatureinwirkung, Vakuum sowie Ultraschall aus der Prozessflüssigkeit eliminiert. Das entfeuchtete Ammoniak wird mit dem trockenen Biogas in einem gekühlten Reaktor zusammengeführt und sublimiert dort zu Ammoniumcarbamat, welches als Grundstoff für die Harnstoffproduktion genutzt werden kann. Die verfahrenstechnische Realisierung sowie Optimierung dieser stofflichen Ammoniakverwertung bei gleichzeitigem Biogasupgrading ist Gegenstand des Forschungsvorhabens.
Das Projekt "Teilvorhaben: Papierfabrik Louisenthal GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papierfabrik Louisenthal GmbH durchgeführt. In diesem Projekt sollen neuartige transparente Elektrode basierend auf sehr feinen, mit dem bloßen Auge nicht sichtbaren Metallnetzwerken etabliert werden. Die Metallnetzwerke sollen auf ihre optische Transmission und elektrische Leitfähigkeit eingehend charakterisiert werden und für klein- und großflächige Bauelemente (in erster Linie organische Solarzellen) optimiert werden. Außerdem soll die Performance des Metallnetzwerks in Verbindung mit Graphen zu einer hybriden Elektrode weiter gesteigert werden. Die optimierten Metallnetzwerke sollen als transparente Vorder- und Rückelektroden beginnend mit kleinen Flächen bis hin großen Flächen (größer als 10 cm2) in semitransparenten organischen/hybriden Solarzellen zum Einsatz kommen. Speziell für diese semitransparenten Solarzellen sollen auch geeignete photoaktive Materialien (organisch & hybrid) entwickelt werden. Außerdem soll die Anwendung der Metallnetzwerke auch für thermochrome und elektrochrome Bauelemente, bspw. für smart Windows, getestet werden. WP 1 Materialauswahl und Eignungstests für großflächige Metallnetzwerk-basierte transparente Elektroden (Realisierung durch Sublimation und Nasschemie) CeNS und UBT 1-24 WP 2 Herstellung von großflächigen hybriden transparenten Elektroden auf Basis von Metallnetzwerken in Verbindung mit Graphen TATA Steel und CeNS 1-24 WP 3 Optimierung von semitransparenten organisch/hybriden photoaktiven Materialien in Verbindung mit hybriden TCEs UBT und CeNS 6-30 WP 4 Herstellung großflächiger transparenter Elektroden (größer als 10 cm2) mittels Drucktechniken PL und UBT 6-30 WP 5 Herstellung und Optimierung von semi-transparenten Solarzellen mit hybriden TCEs UBT, CeNS und PL 12-32 WP 6 Auf dem Weg zu Integration in smart Windows und anderer Anwendungen CeNS , TATA Steel, UBT und PL 24-36.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung von hoch effizienten rot-grün Absorbern der zweiten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Organische Chemie II und Neue Materialien durchgeführt. Ziel und Innovation dieses Teilvorhabens ist die Synthese, Charakterisierung und Anwendung neuer, technologisch relevanter organischer Halbleiter und Farbstoffe, die stark im rot-grünen Bereich absorbieren und optimal auf die Blau- und Rotabsorber der Heliatek angepasst sind. Damit sollten sich in aus Hochvakuum abgeschiedenen Einzel- und Multischicht-Solarzellen weiter verbesserte Energieeffizienzen mit größer als 8% bzw. größer als 12% erzielen lassen. Diese starken rot-grün Absorber basieren auf dem an der Universität Ulm in langjähriger Zusammenarbeit mit der Heliatek und dem Institut für angewandte Photophysik in Dresden entwickelten Materialkonzept der Akzeptor-substituierten Oligothiophene (ADA-Oligothiophene). Im derzeit noch laufenden BMBF-Verbundvorhaben LOTsE wurden in enger Kooperation mit der Heliatek auf Basis des neuen Strukturkonzepts der S,N-Heteroacene weiter verbesserte ADA-Oligothiophene der zweiten Generation entwickelt, die sich sofort als technologisch relevant herausgestellt haben. In diesem Teilvorhaben sollen nun die S,N-Heteroacene durch systematische strukturelle Änderungen weiter vor allem für die Verwendung in Tripelzellen optimiert und der technologischen Anwendung noch näher gebracht werden. Ziel innerhalb dieses Arbeitspaketes ist es nun, die neue Leitstruktur der S,N-Heteroacene systematisch so zu verändern und fein abzustimmen, dass die in diesem Arbeitspaket geplanten Serien neuer Derivate zu produktrelevanten Fortschritten bezüglich des Wirkungsgrads und der Langzeitstabilität von Einzel- und Mehrfachzellen beitragen und gleichzeitig unzersetzt, rückstandsfrei und bei möglichst niedrigen Temperaturen sublimieren und vakuumprozessierbar sind. Dies sind sehr hohe Anforderungen an die organischen Halbleiter, und wir wollen deshalb sehr systematisch und in kleinen Schritten die Strukturen ändern und sie jeweils in ca. 200 mg-Mengen Heliatek zur Testung zur Verfügung stellen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Universität Bayreuth" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I durchgeführt. In diesem Projekt sollen neuartige transparente Elektrode basierend auf sehr feinen, mit dem bloßen Auge nicht sichtbaren Metallnetzwerken etabliert werden. Die Metallnetzwerke sollen auf ihre optische Transmission und elektrische Leitfähigkeit eingehend charakterisiert werden und für klein- und großflächige Bauelemente (in erster Linie organische Solarzellen) optimiert werden. Außerdem soll die Performance des Metallnetzwerks in Verbindung mit Graphen zu einer hybriden Elektrode weiter gesteigert werden. Die optimierten Metallnetzwerke sollen als transparente Vorder- und Rückelektroden beginnend mit kleinen Flächen bis hin großen Flächen (größer als 10 cm2) in semitransparenten organischen / hybriden Solarzellen zum Einsatz kommen. Speziell für diese semitransparenten Solarzellen sollen auch geeignete photoaktive Materialien (organisch & hybrid) entwickelt werden. Außerdem soll die Anwendung der Metallnetzwerke auch für thermochromische und elektrochromische Bauelemente, bspw. für smart Windows, getestet werden. WP 1: Materialauswahl und Eignungstests für großflächige Metallnetzwerk-basierte transparente Elektroden (Realisierung durch Sublimation und Nasschemie) - CeNS und UBT: 1-24M WP 2: Herstellung von großflächigen hybriden transparenten Elektroden auf Basis von Metallnetzwerken in Verbindung mit Graphen - TATA Steel und CeNS: 1-24M WP 3: Optimierung von semitransparenten organisch/hybriden photoaktiven Materialien in Verbindung mit hybriden TCEs-UBT und CENS: 6-30 WP 4: Herstellung großflächiger transparenter Elektroden (größer als 10 cm2) mittels Drucktechniken-PL und UBT: 6-30 WP 5: Herstellung und Optimierung von semi-transparenten Solarzellen mit hybriden TCEs-UBT, CeNS und PL: 12-32 WP 6: Auf dem Weg zu Integration in smart Windows und anderer Anwendungen-CeNS , TATA Steel, UBT und PL: 24-36.
Das Projekt "Untersuchung des Potentials des 17O-excess im Schnee und in Eisbohrkernen zur Eingrenzung sekundärer Alterationsprozesse und des Sublimationsverlustes." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Köln, Institut für Geologie und Mineralogie durchgeführt. Die Budgetierung von Wasserressourcen aus montanen Gletschergebieten der mittlere und niederen Breiten und die Rekonstruktion paläoklimatischer Veränderungen aus Eisbohrkernen dieser Regionen mithilfe stabiler Isotopenverhältnisse des Wassers (D/H, 18O/16O) ist aufgrund der komplexen Effekte sekundärer Alterationsprozesse stark limitiert. Verlust durch Sublimation nach der Ablagerung ist wohl der am besten beschriebene, zur Veränderung der Isotopenverhältnisse beitragende Prozess. Die isotopische Veränderung durch Sublimation und anderer Sekundärprozesse, wie wiederholtes Schmelzen und Gefrieren, sind im konventionellen Isotopensystem des H und O nur schwer zu korrigieren, da die Isotopenfraktionierung auch durch Temperaturschwankungen beeinflusst wird. Der aus dem Drei-Isotopensystems des Sauerstoffs (16O-17O-18O) abgeleitete 17O-Exzess Parameter - ähnlich dem von deltaD und delta18O abgeleiteten d-Exzess Parameter - ist jedoch nahezu unbeeinflusst durch Temperaturschwankungen innerhalb des üblichen Rahmens an der Erdoberfläche. Dieser Umstand ermöglicht es, kinetisch gesteuerten Isotopenaustausch zu identifizieren, wie zum Beispiel bei der Verdunstung, ohne temperaturabhängige Gleichgewichtsfraktionierung berücksichtigen zu müssen. In dem hier vorgestellten Vorhaben möchten wir die die Fraktionierungsfaktoren im Drei-Isotopensystem des Sauerstoffs und die Entwicklung des 17O-Exzess Parameters während der Sublimation, sowie bei sich wiederholendem Schmelzen und Gefrieren zunächst in sorgfältig konzipierten Laborexperimenten bestimmen. Im Anschluss möchten wir die Anwendungsmöglichkeiten des 17O-Exzess zur Quantifizierung der sekundären Alteration von Eis und Schnee in der natürlichen Umwelt im Hochgebirge an der Forschungsstation Schneefernerhaus in den Deutschen Alpen erproben. Komplementär dazu sollen über das Jahr in regelmäßigen Abständen Schneeproben gesammelt und analysiert werden. Zum Schluss möchten wir die rezenten Eisschichten aus dem gut datierten, holozänen Eisprofil der Scarisoara Eishöhle, Rumänien, untersuchen, um mithilfe des 17O-Exzess die sekundäre, isotopische Veränderung durch wiederholtes Schmelzen und Gefrieren zu quantifizieren, die derzeit eine klimatische Interpretation der konventionellen Wasserisotopendaten verhindern.
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| Bund | 25 |
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| Boden | 12 |
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