Kategorie: Themen

Informative Beiträge zu dem Themen: Fertigung, Forschung, Oberfläche, 3D-Druck, Verbindungstechnik, Lufttechnik, Umwelttechnik, Werkstoffe und viele mehr.

Vielversprechende Feststoff-Elektrolyte für leistungsstarke Lithium-Ionen Batterien

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© Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Hoffnungsträger für noch leistungsfähigere Lithium-Ionen-Batterien: Festkörper-Elektrolyt (hier LiTi2(PO4)3, Li-grün, Ti-blau, P-lila, O-rot) mit Darstellung der »Wanderungspfade« für Lithium-Ionen (gelbe Bänder).

Leistungsfähige, langlebige Energiespeicher sind für viele Zukunftstechnologien von zentraler Bedeutung: Etwa für die Elektromobilität, für mobile Endgeräte wie Tablets oder Smartphones oder zur effizienten Nutzung regenerativer Energien. Dr. Daniel Mutter vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM konnte klären, wie Feststoff-Elektrolyte aus Keramik chemisch zusammengesetzt sein müssen, um gute Leistung in Lithium-Ionen Batterien zu erbringen. Solche Feststoff-Elektrolyte sind umweltfreundlicher als herkömmliche Flüssig-Elektrolyte und könnten Lithium-Ionen Batterien deutlich leistungsfähiger und betriebssicherer machen.
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Eine Legierung, die bei hohen Temperaturen ihr Gedächtnis behält

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Auch beim hundertsten Mal findet das Material beim Erhitzen in seine ursprüngliche Form zurück.

Per Computersimulation berechnete Alberto Ferrari einen Designvorschlag für eine Formgedächtnislegierung, die auch bei hohen Temperaturen lange leistungsfähig bleibt. Alexander Paulsen stellte sie her und bestätigte experimentell die Vorhersage. Mit der Legierung aus Titan, Tantal und Skandium steht nicht nur eine neue Hochtemperaturformgedächtnislegierung zur Verfügung. Das Forschungsteam vom Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (Icams) und vom Institut für Werkstoffe der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat auch gezeigt, wie man mithilfe theoretischer Vorhersagen schneller zu neuen Materialien kommt. Weiterlesen

Leicht, stark und zäh: Forscher der Universität Bayreuth entdecken einzigartige Polymerfasern

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Elektrospinnen einer multifibrillaren Polyacrylnitrilfaser.

Elektrospinnen einer multifibrillaren Polyacrylnitrilfaser. © Universität Bayreuth / Jürgen Rennecke.

Extrem belastbar und zugfest, und dabei zäh und federleicht – Materialien mit dieser außergewöhnlichen Kombination von Eigenschaften werden in vielen Industriebranchen sowie in der Medizin dringend benötigt und sind ebenso für die wissenschaftliche Forschung von großem Interesse. Polymerfasern mit eben diesen Eigenschaften hat jetzt ein Forschungsteam der Universität Bayreuth entwickelt. Gemeinsam mit Partnern in Deutschland, China und der Schweiz wurden die Polymerfasern charakterisiert.
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Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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