Es soll unter Verwendung potentiell nachhaltig gewinnbarer Additive die Validierung einer neuen Rohstoffbasis untersucht werden, die die Nutzung von CO2 als Rohstoff für Chemikalien in einem photokatalytischen Recyclingprozess vorsieht. Eine Erhöhung der Produktausbeute um mehrere Größenordnungen ist das vorrangige Ziel. Angestrebte Produkte sind Methan, Synthesegas (CO+H2) und Kohlenwasserstoffe. In enger Verzahnung zueinander werden 1) die Prozessführung bzw. die Art des Additivs, und 2) der Photokatalysator selbst gezielt optimiert. Um die erzielten Umsätze und Produktausbeuten in den neuen Reaktionsführungen der CO2-Reduktion im Sinne der ökologischen und ökonomischen Sinnhaftigkeit kritisch bewerten zu können, werden 3) Nachhaltigkeitsbetrachtungen angestellt. Die Aufteilung der Arbeitspakete erfolgt hinsichtlich der Kernkompetenzen der Projektpartner: Die Katalysatorentwicklung wird von der Arbeitsgruppe von M. Wark bearbeitet. Die Prozessoptimierung erfolgt in der AG Strunk, unter Einsatz des Gasphasen-Photoreaktors aus dem Vorgängerprojekt. Die Nachhaltigkeitsanalysen werden von der AG Patyk aufgestellt. Der hier betrachtete Arbeitsplan der AG Wark umfasst zwei Schwerpunkte. Im ersten Schwerpunkt sollen elektrisch-leitende TiO2-Dünnfilme mit strukturell-geordneter Mesoporenstruktur über elektrochemische Abscheidung mit ZnO-Clustern beladen werden, um sehr viele Kontaktstellen zwischen TiO2 und ZnO zu schaffen, die als hochaktive Zentren für die CO2-Reduktion bzw. das Dry-Reformieren agieren. Der zweite Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung Titanat-basierter Photokatalysatoren mit optimierten Stöchiometrien der Zusammensetzung. Die Auswirkungen der einzelnen synthetischen Optimierungsschritte werden, in enger Abstimmung und Rückkopplung mit den photokatalytischen Tests in der Gruppe Strunk und den Vorschlägen zur Nachhaltigkeitsoptimierung aus der Gruppe Patyk untersucht.
Bleifreie piezokeramische Werkstoffe werden seit über 10 Jahren weltweit systematisch und intensiv untersucht. Ziel Ist es dabei, die bisher bleihaltigen Werkstoffe durch umweltfreundlichere Zusammensetzungen entsprechend den Forderungen der RoHS-Richttinie und der REACH-Verordnung zu ersetzen. Entsprechende Forschungen und Entwicklungen wurden durch die deutschen Industrieunternehmen erst 2004 begonnen. Mit den Ergebnissen der Projekte 'DeILead und LF-PICMA' konnte der Rückstand zum internationalen Stand deutlich reduziert und teilweise aufgeholt werden. Damit wurden Voraussetzungen geschaffen, um in der folgenden Phase die Entwicklungen von umweltfreundlichen piezokeramischen Werkstoffen und Komponenten im Sinne der Nachhaltigkeit und zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit zielorientiert fortführen zu können. Ziel des Projektes ReaIMAK ist es, einen langzeitstabilen Hochleistungs-Multilayer-Aktor auf Basis einer bleifreien Piezokeramik für Automotiv- oder Industrie-Anwendungen mit effektiven Piezokoeffizientefl d33 von mindestens 300 pm/V und einer Anwendungstemperatur im Bereich von -20C bis mindestens 150C zu entwickeln, der in Kombination mit einer Innenelektrode als Mehrschichtbauteil im Kosinterprozess hergestellt werden kann. Im Vorhaben wurde die gesamte Prozesskette von der Werkstoffzusammensetzung und den Rohstoffen bis zum bewerteten Aktor betrachtet. Dabei wurden sowohl Bismut-Natrium-Titanat basierte als auch Kalium-Natrium-Niobat basierte Zusammensetzungen hinsichtlich ihrer Eigenschaften für aktorische Anwendungen untersucht und bewertet. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass grundsätzlich möglich ist, bleifreie Multilayer sowohl aus KNN- als auch aus BNT-basierten Zusammensetzungen mit AgPd-lnnenelektroden aufzubauen. Verglichen zu den bekannten PICMA Aktoren liegen die erreichbaren Dehnungen dabei bei 60Prozent für KNN-basierte Zusammensetzungen und 30Prozent für BNT-basierte Zusammensetzungen Damit konnte die Performance von PZT-Materialien hinsichtlich Dehnungswerten und Stabilität mit bleifreien Piezokeramiken nicht erreicht werde. Eine einfache Substitutionslösung für bleihaltige Piezokeramiken wird es nicht geben. Ein potenzieller Einsatz bleifreier Keramiken in Systemen ist ohne individuelle Systemanpassung nicht möglich. Dennoch zeigen die durch das Konsortium erreichte Ergebnisse, dass industrielle Anwendungen bleifreier Piezowerkstoffe in der Zukunft nicht auszuschließen sind. Hierfür sind jedoch weiterführende Arbeiten in Richtung Materialanpassung, und Prozessstabilität und Dauerbeständigkeit notwendig
Titanit zeigt eine antiferrodistartive Phasenumwandlung nahe 500 K. Der Ordnungsparameter ist mit dem eines pseudo-Spin-Systems kompatibel. Diffuse Reflexe basieren auf ungeordneten Ca-Positionen in 8f-Splitlagen. Natuerliche Titanite zeigen nach der Bestrahlung Metamiktisierung. Die strukturelle Transformation ist stets zweistufig.
Ziel des Vorhabens ist die Erforschung, Entwicklung und Evaluierung von Prozesssschritten für die Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien. Teilziele sind die Evaluierung von Laserschneidverfahren, inline-Trocknungsprozessen und Zellstapelbildungsverfahren. Es werden Anforderungsprofile für Laserschnitte im Hinblick auf mögliche Zersetzungsprodukte neuer Materialien wie Lithiumtitanate, Lithiumübergangsmetallphosphate und keramische Separatoren erarbeitet und in kleinen Zellen evaluiert. Für keramische Separatoren und unterschiedliche Elektrodenmaterialien werden Untersuchungen zu möglichen Trocknungsprofilen, maximal zulässigen Temperaturen und möglichen Zersetzungsreaktionen durchgeführt. Aus vom Projektpartner vorkonfektionierten Elektroden und Komponenten werden zu Beginn kleine Pouchzellen und später für ausgewählte Materialien dann 2 Ah-Zellen hergestellt und evaluiert.
1. Vorhabenziel: Gesamtziel dieses Verbundprojektes ist die Entwicklung und Erforschung eigensicherer Lithium-Batterien auf der Basis von Lithiumtitanat/Lithiumeisenphosphat mit neuen Elektrolytsystemen. Die Beiträge und Teilziele des ZSW zur Erreichung des Gesamtzieles sind: die Entwicklung von neuen Elektrolyten mit verbesserten Tieftemperatur- und Sicherheitseigenschaften bei gleichzeitig hoher ionischer Leitfähigkeit; die Identifizierung von Elektrolytadditiven, die als reversibler Überladeschutz fungieren, d.h. von sogenannten Redox-Shuttle-Additiven; und die Abschätzung des Sicherheitsverhalten der im Projekt entwickelten neuen Zellen über die Durchführung von standardisierten Sicherheitstest. 2. Arbeitsplanung: Die Arbeiten des ZSW umfassen folgende Arbeitspakete: 1. Definitionsphase (gemeinsame Erstellung eines Lastenheftes mit den Projektpartnern). 2. Elektrolytoptimierung auf Nicht-Grafit-Systeme mit hoher Leistung und weitem Temperaturbereich. 3. Entwicklung von Redox-Shuttle-Additiven zur Zellbalancierung und Kompensation für die flache Kennlinie im Modul. 4. Untersuchungen der Elektroden-Elektrolyt-Wechselwirkung und erste Sicherheitsabschätzung (in Halbzellen). 5. Nachweis der Sicherheit des neuen Systems (Vollzelle) durch standardisierte Sicherheitstests.