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Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Ein Forscherteam am KIT erklärt bislang unverstandene Degradationsmechanismen im Kathodenmaterial für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien.

Ein Forscherteam am KIT erklärt bislang unverstandene Degradationsmechanismen im Kathodenmaterial für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien. (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

Erfolg für Materialforschung am KIT – Wichtige Erkenntnis auf dem Weg zur Hochenergie-Batterie

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Weiterlesen

Hoffnung auf Silicium-Solarzellen mit deutlich höheren Wirkungsgraden

Aus neunatomigen Silicium-Clustern sollten sich auch größere Strukturen aufbauen lassen. Theoretiker hoffen dabei Materialien zu erhalten, die eine direkte Bandlücke aufweisen und damit wesentlich effizientere Solarzellen ermöglichen.

Aus neunatomigen Silicium-Clustern sollten sich auch größere Strukturen aufbauen lassen. Theoretiker hoffen dabei Materialien zu erhalten, die eine direkte Bandlücke aufweisen und damit wesentlich effizientere Solarzellen ermöglichen.
Bild: A. J. Karttunen / Aalto Universität

Theoretische Rechnungen zeigen, dass Silicium-Solarzellen unter bestimmten Bedingungen einen wesentlich höheren Wirkungsgrad haben könnten. Ein Zugang zu entsprechend modifiziertem Silicium könnten kleine Silicium-Cluster sein. Bisher waren diese jedoch nicht in löslicher Form zugänglich, was Voraussetzung für eine vielseitige Verarbeitung ist. Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben nun einen einfachen Syntheseweg dafür entdeckt. Weiterlesen

Luftig-leichte Iridium-Elektrode

Hochporöse Mikropartikel für Iridium-Elektrode

Hochporöse Mikropartikel für Iridium-Elektrode
Copyright: C. Hohmann, LMU

Das Edelmetall Iridium ist bestens für die Gewinnung von Wasserstoff per Elektrolyse geeignet – und enorm teuer. Richtig sparen kann man mit einer neuen Elektrode aus hochporösem Material, die bereits mit einem Hauch Iridiumoxid hervorragende Ergebnisse erzielt.

Das Motto einer besonders effektiven Elektrolysemethode zur Wasserstoffgewinnung lautet: Membran statt flüssigen Elektrolyten. Die Wasserstoff-Ionen wandern hierbei über eine Protonen-Austausch-Membran (PEM) von der Sauerstoff bildende Anode zur Wasserstoff bildenden Kathode. Die Membrantechnik hat viele Vorteile. Die Elektrolysezelle wird durch die dünne Membran schlanker und vielseitiger einsetzbar. Das System ist ohne Elektrolytlösung fast wartungsfrei. Es hält hohen Druck aus und reagiert in Sekundenschnelle auf schwankende Stromzufuhr. Weiterlesen

4D-Druck

Dr. Heike Brandt, Dr. Diana Freudendahl, Dr. Ramona Langner

Für viele Werkstoffe ist zunehmend von Interesse, ob sie auch im Bereich der generativen Fertigungsverfahren eingesetzt werden können. Daher wird mit annähernd der gesamten Materialpalette bezüglich ihrer Druckbarkeit experimentiert. Dies gilt zunehmend auch für adaptive Materialien wie Formgedächtnislegierungen. 3D-Druck hat sich als Synonym für den Sammelbegriff additive bzw. generative Fertigung durchgesetzt und umfasst die Nutzung unterschiedlicher Fertigungsmethoden, bei denen durch sukzessives Verbinden formloser Ausgangsmaterialien, wie z. B. Pulver, Pasten oder Bindemitteln, Werkstücke entsprechend einer digitalen Vorlage punktgenau in den drei räumlichen Richtungen aufgebaut werden. Der 4D-Druck bezeichnet dabei den 3D-Druck von adaptiven Materialien, die noch mehr oder weniger lange nach dem eigentlichen Druckvorgang entscheidende Zustandsänderungen erfahren können. Weiterlesen

Dehnbare Elektronik: Neues Verfahren vereinfacht Herstellung funktionaler Prototypen

Mit ihrem neuen Verfahren haben die Forscher drei Prototypen produziert und dabei jeweils weniger als fünf Minuten benötigt.

Mit ihrem neuen Verfahren haben die Forscher drei Prototypen produziert und dabei jeweils weniger als fünf Minuten benötigt. Foto: Saar-Uni

Dehnbare Elektronik hat den Vorteil, dass sie auch in Textilien wie beispielsweise der Kleidung funktioniert. Allerdings gilt ihre Herstellung als sehr aufwendig. Ein neues, vereinfachtes Verfahren wurde jetzt von zwei Informatikern der Universität des Saarlandes vorgestellt. Es basiert auf einem sogenannten Laserschneider und dessen präzisen, schnellen Schnitten. Letztere werden von einer leicht bedienbaren Software vorgegeben, die Daniel Gröger und Professor Jürgen Steimle für Designerinnen und Designer entwickelt haben. Da die notwendigen Materialien im Handel erhältlich sind, kann nun nahezu jede Person dehnbare Elektronik für die eigenen Zwecke herstellen. Weiterlesen

Wissenschaftler entwickeln umweltschonende Energietechnologie mit superkritischem CO2

Eine Turbine, die mit superkritischem CO2 funktioniert, muss bei gleicher Leistung nur etwa ein Fünftel so groß sein wie eine herkömmliche Dampfturbine.

Eine Turbine, die mit superkritischem CO2 funktioniert, muss bei gleicher Leistung nur etwa ein Fünftel so groß sein wie eine herkömmliche Dampfturbine.
© Eckold/TU Dresden

Wissenschaftler der TU Dresden und des Helmholz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) entwickeln in den kommenden drei Jahren gemeinsam mit der Siemens AG und dem Institut für Solarforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine neue Energietechnologie, die mithilfe von superkritischem Kohlendioxid (sCO2) nachhaltig Strom produziert. Als Wärmequellen wollen die Wissenschaftler ausschließlich Solar- und Abwärme nutzen. Für das Verbundprojekt „CARBOSOLA“ hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie nun 2,2 Millionen Euro zur Verfügung gestellt. Das Forschungsvorhaben markiert den Einstieg Deutschlands in die sCO2-Technologie für die Stromerzeugung aus nichtfossilen Wärmequellen. Weiterlesen

Wasserstoff aus Erdgas ohne CO₂-Emissionen

Wasserstoff aus Erdgas ohne CO2-Emissionen: Die Methanpyrolyse mittels Blasensäulenreaktor ermöglicht eine klimafreundliche Nutzung von fossilem Erdgas.

Die Methanpyrolyse mittels Blasensäulenreaktor ermöglicht eine klimafreundliche Nutzung von fossilem Erdgas. (Infografik: Leon Kühner, KIT)

KIT und Wintershall Dea starten gemeinsame Arbeiten zur klimafreundlichen Methanpyrolyse im industriellen Maßstab

Durch Methanpyrolyse lässt sich fossiles Erdgas zukünftig klimafreundlich nutzen: Methan wird dabei in gasförmigen Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten, der einen wertvollen Grundstoff für verschiedene Industriezweige darstellt und darüber hinaus sicher gelagert werden kann. Dies kann ein wichtiger Baustein für eine künftig klimaneutrale Energieversorgung sein. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben hierfür ein besonders effizientes Verfahren entwickelt. Gemeinsam mit dem Industriepartner Wintershall Dea wird es nun für den Einsatz im industriellen Maßstab weiterentwickelt. Weiterlesen

Der Mensch in Industrie 4.0: Praxisstudie zu Assistenzsystemen mit optischer Datenerfassung

Praxisstudie zu Assistenzsystemen

Klicken Sie auf das oben stehende Bild, um weitere Informationen zur Praxisstudie zu erhalten.

Vom Fraunhofer IGCV wird eine Studie zu Assistenzsystemen mit optischer Datenerfassung in der Produktion aus Mitarbeitersicht durchgeführt. Im Fokus steht der Mensch in Industrie 4.0. Beispielsanwendungen sind Kamerasysteme, optische Raumerfassung oder auch Sicherheitssysteme.

Unternehmen, die entsprechende Assistenzsysteme in der Produktion einsetzen, haben die Chance sich zu beteiligen. Bei passendem Anwendungsfall werden etwa einstündige Gespräche mit ein bis zwei Produktionsmitarbeitenden in dem Unternehmen geführt. Die anonymisierte Auswertung wird komplett vom Fraunhofer IGCV übernommen.

Die beteiligten Unternehmen erhalten die Studienergebnisse, die sie für die Betriebsgestaltung, Produktionsentwicklung und als „Aushängeschild“ zum Marketing beim Trend-Thema Industrie 4.0 nutzen können.

Interessiert? Wenden Sie sich für weitere Informationen an:
Rahel Lomp
Fraunhofer IGCV
Provinostr. 52 | Gebäude B1 | 86153 Augsburg
T: +49 821 90678-136
rahel.lomp@igcv.fraunhofer.de

Laserbearbeitung von technischer Keramik mit ultrakurzen Laserpulsen

Abbildung 1: Laserabtrag bei einer vollständigen Bestrahlung der Fläche in Abhängigkeit der Fluenz (J/cm²) und dem Linienüberlapp

Abbildung 1: Laserabtrag bei einer vollständigen Bestrahlung der Fläche in Abhängigkeit der Fluenz (J/cm²) und dem Linienüberlapp

EINLEITUNG

Hochleistungskeramiken, wie Aluminiumoxid, Siliziumcarbid und Zirkoniumoxid sind für die Herstellung von Produkten in der Elektronikindustrie und Mechatronik fest etabliert. Verschiedene Komponenten wie z.B. Leiterplatten, Düsen, Filter und Sensoren profitieren von den spezifischen Eigenschaften, wie beispielsweise der Verschleißfestigkeit, Säurebeständigkeit, Steifigkeit und elektrischen Isolation. Da die Grün- und Weißbearbeitung nur weite Toleranzen zulassen, ist eine nachgehende Hartbearbeitung unabdingbar, sofern Geometrien mit engen Toleranzen hergestellt werden müssen. Da die mechanische Bearbeitung aufgrund der Härte und Sprödigkeit von keramischen Werkstoffen mit hohem Verschleiß am Werkzeug verbunden ist und lange Bearbeitungszeiten notwendig sind, haben sich in der Keramikverarbeitung Laserbearbeitungsverfahren etabliert. Weiterlesen

Lagerreparatur statt Lageraustausch – eine wirtschaftliche Alternative

Bild: The Timken Company

Einführung

Die Reparatur von Lagern ist nicht neu, gewinnt bei Kunden aus der Schwerindustrie jedoch zunehmend an Bedeutung, bietet sie doch einen spürbaren Mehrwert. Weiterentwicklungen bei Lagerbauformen und -materialien, Instandhaltung und Reparaturmethoden haben die Möglichkeiten und die Akzeptanz der Lagerreparatur als einen effizienten Weg zur Verlängerung der Lagerlebensdauer deutlich verbessert.

Ist ein Wälzlager beschädigt, leidet darunter die gesamte Produktion, was in zusätzlichen Kosten, höherem Wartungsaufwand, unnötigen Stillstandzeiten und eventuell längeren Lieferzeiten für das Endprodukt resultiert. Weiterlesen