Projekte

Abteilung Werkstoffe für Hochtemperaturtechnologien

Zirkoniumdioxidbasierte Wärmedämmschichten für erweiterte Temperaturbereiche

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

11/2020 - 10/2023

TU Darmstadt, Dechema

 

Dr. D.E. Mack

Prof. Dr. Robert Vaßen

Links / Informationen

Erweiterung des Temperatur-Einsatzbereiches von zirkonoxidbasierten-Wärmedämmschichten durch alternative Beschichtungsverfahren und modifizierter chemischer Zusammensetzung; Förderung durch DFG & FVV

Untersuchung der Schichtbildungsmechanismen und Systemeigenschaften von Wärmedämmschichtsystemen auf Innenflächen

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

04/2021 - 03/2023

TU Dortmund, LWT

DFG

PD Dr. Georg Mauer

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-

MAXCOM - MAX-Phasen-Verbundwerkstoffe: neue Materialien für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

08/2016 - 07/2021

IEK-1

BMBF

Prof. Dr. Jesus Gonzalez-Julian

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Diese Arbeit wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Projekts MAXCOM (03SF0534) gefördert

MakTurb - Entwicklung von Einlaufschichten

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

11/2020 - 10/2022

Rolls-Royce, Oerlikon Metco

BMWI

Dr. Hanna Heyl

Prof. Dr. Robert Vaßen

Links / Informationen

Ziel ist die Entwicklung einer neuen Generation von Einlaufschichten für die Hochdruckturbine von Flugtriebwerken

Kelvin - Kaltgasspritzen und endoskopische Lösungen für Verfahren in der Instandhaltung von Luftfahrtantrieben

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

03/2019 - 05/2022

Rolls-Royce, Lufthansa Technik

BMWI

Dr. Jochen Fiebig

Links / Informationen

In diesem Projekt werden Reparaturverfahren für hochfeste metallische Komponenten über das Kaltgasspritzen entwickelt

ParZiVal - Verbesserte Wärmedämmschichten

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

04/2021 - 03/2024

Rolls-Royce

BMWI

Prof. Robert Vaßen

Links / Informationen

Additiv gefertigte Bauteile werden in diesem Projekt mit neuartigen Beschichtungsverfahren mit einer Wärmedämmschicht versehen

DOEFS - Experimentbasierende Lebensdauer- und Sensitivitätsanalyse von Degradationsmechanismen an Anstreifbelägen

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

04/2019 - 03/2022

Rolls-Royce

BMWi

Prof. Dr. Robert Vaßen

Links / Informationen

Optimierung von Einlaufschichten für den Verdichterbereich von Fluggasturbinen

SFB/TR 103 - Beschichtungen für Einkristalllegierungen

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

01/2019 - 12/2023

Ruhr Universität Bochum, FAU Erlangen-Nürnberg, Rolls-Royce, Siemens, Lufthansa Technik

DFG

Jana Joeris

Prof. Robert Vaßen

Links / Informationen

Wärmedämmschichten spowie Reparaturveffahren werden für einkristalline Werkstoffe entwickelt

LaBeGa - Innovative lastflexible Beschichtungssysteme für Gasturbinen
Teilvorhaben: Entwicklung thermisch gespritzter Wärmedämmschichtsysteme mit verbesserter Zyklierbeständigkeit

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

09/2020 - 08/2023

Oerlikon Metco, MinesParisTech, Safran

BMWI

Jens Igel

Prof. Robert Vaßen

Links / Informationen

Entwicklung thermisch gespritzter Wärmedämmschichtsysteme mit verbesserter Beständigkeit gegenüber schnellen Lastwechseln

Bewertung lokaler Eigenspannungsverteilungen bei der lokalen Bauteilreparatur durch Kaltgasspritzen

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

04/2021 - 03/2024

KIT

DFG

Prof. Robert Vaßen

Links / Informationen

Verbesserung von Repartaturverfahren auf der Basis von Kaltgasspritzen

Abteilung Gastrennmembranen

PROMETHEUS - Proton and oxygen co-ionic conductors for CO2/H2O co-electrolysis and intermittent RES conversion to methanol and other chemicals towards EU sustainability

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

03/2018 - 06/2021

Aristoteles University Tessaloniki, Helenic Petroleum RES, WZR Ceramic Solutions

BMBF

Prof. Dr. Wilhelm A. Meulenberg

Links / Informationen

Im Rahmen des Projekts soll ein elektrochemischer Membranreaktor entwickelt werden, der bei mittlerer oder hoher Temperatur mit co-ionischen (H+ und O2-) keramischen Leitern (ci-EMRs) die H2O/CO2 co-Elektrolyse zur effizienten Umwandung/Speicherung von erneuerbaren Energie in synthetische Kraftstoffe vollzieht. Hauptaugenmerk wird auf den Temperaturbereich von 400-500°C gelegt, in dem aus der anionischen Elektrolyse von H2O zu H+ und der Umwandlung von CO2 auf der anderen Membranseite, Chemikalien/Energieträger wie Methanol, Methan, oder bei darüber liegenden Temperaturen Synthesegas entstehen. Als Funktionsschicht dient eine 10-40 µm Dicke, keramische protonenleitende Membran die bei höheren Temperaturen H+ durch das Gitter transportiert. Auf deutscher Seite wird der Fokus auf der Entwicklung der Membranstrukturen, sowie der Entwicklung verbesserter protonenleitender keramischer Materialien und geeigneter Ausgangspulver liegen. Der Hauptschwerpunkt wird auf die Herstellung der keramischen Membranstruktur mittels 3D Druck gelegt. Diese Technologie ist für die notwendigen, hochkomplexen Keramiken keineswegs Stand der Technik, verspricht aber ein enormes Potential hinsichtlich kostengünstiger Einstellung einer optimalen Mikrostruktur. Zu Vergleichszwecken werden Strukturen mittels sequentiellen Folienguss hergestellt. Die griechische Seite wird den Prozessverfahrenstechnik und die anwendungsnahe, elektrochemische Charakterisierung im Projekt bearbeiten. Durch dieses Projekt wird die Problematik der Energiespeicherung bei einem wachsenden Anteil erneuerbarer Energien im deutschen Energiesystem (Energiewende) aufgegriffen. Ziel ist die Entwicklung von alternativen und effizienten Prozessen zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen. Im Erfolgsfall sind die Verfahren aber auch für die Herstellung von wichtigen Basischemikalien hoch innovativ. Die Projektthematik beinhaltet einige Risiken und wird deshalb noch nicht im großen Maße von der Industrie verfolgt.

Forschungszentrum Jülich - Pressemitteilungen - Synthetische Kraftstoffe: 3D-Druck soll Effizienz steigern und Kosten senken (fz-juelich.de)

AMAZING - Additive Manufacturing for Zero-emission Innovative Green Chemistryasd

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

12/2020 - 11/2024

Projekt AMAZING: WZR ceramic solutions, hte GmBH, University of Twente, TU Eindhoven, Shell, DoW Chemicals

BMWi

Prof. Dr. Wilhelm A. Meulenberg

Links / Informationen

Um den weltweit stetig steigenden Bedarf an Energie- und Sachgütern nachhaltig zu decken, bedarf es in der Kraftstoff- und Chemieindustrie der Nutzung erneuerbarer Ressourcen. Dies wird von wesentlicher Bedeutung sein, um die herausragende Stellung der europäischen Chemieindustrie zu erhalten und die ehrgeizigen EU-Ziele für 2030 in den Bereichen Klimawandel, Prozesseffizienz und Sicherheit zu erreichen. 46 und 36 % des Energieverbrauchs in Deutschland bzw. den Niederlanden ist auf die Industrie zurückzuführen. Die Verbesserung der industriellen Energieeffizienz ist daher eine wichtige Aufgabe der Forschung. Das Projekt „Amazing“ greift mehrere Förderprioritäten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie direkt auf. Im Mittelpunkt stehen die sektorspezifische energetische Optimierung bestehender Industrieprozesse sowie die effiziente Nutzung von Sekundärenergieformen und der Austausch fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energieträger. Die direkte Nutzung von erneuerbarem Strom in der chemischen Industrie (Power to Chemicals) ist jedoch nicht einfach, da der überwiegende Teil der für die Durchführung der chemischen Reaktionen benötigten Wärme durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird. Der Ersatz großtechnischer Hochtemperatur-Crackingprozesse durch eine elektrisch getriebene thermokatalytische Aktivierung von Alkanen zur Herstellung chemischer Bausteine (z.B. Alkene) ist ein vielversprechender Weg zur Reduktion der CO2-Emissionen. Eine Alternative zum energieintensiven Standardprozeß besteht darin, gemischt ionisch-elektronisch leitende (MIEC) Membranen mit metallgetragenen Katalysatoren zu kombinieren. Im Projekt Amazing streben wir die Entwicklung von additiven Fertigungstechnologien wie 3D-Druck an, um selbsttragende katalytische Membranreaktorsysteme zu entwickeln, die das volle Potenzial der RDH-Membranreaktoren ausschöpfen. Die angewandten additiven Fertigungswege versprechen ein einfaches Upscaling auf vollständige kommerzielle Systeme.

3D-OTM - Additive Fertigung von Sauerstofftransportmembranen

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

07/2019 - 06/2021

WZR Ceramics Solutions

AiF

Dr. Stefan Baumann

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Ziel ist mittels additiver Fertigung eine Membrankomponente herzustellen, die eine optimierte Gasdurchströmung gewährleistet und wenige, gut definierte Fügestellen besitzt. Die Anbindung von Zuleitungen an die Komponente wird ebenfalls realisiert. Das entwickelte Produkt wird an Hand seiner Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Abtrennung von reinem Sauerstoff aus der Luft quantitativ bewertet. In der Folge steht das Produkt für die akademische und/oder industrielle Forschung an Membranreaktoren zur Verfügung.

Die Rolle von Grenzflächen in mehrphasigen Ceroxid-basierten Membranen für den Einsatz in Membranreaktoren

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

01/2018 - 06/2022

WWU Münster, RWTH Aachen

DFG

Dr. Stefan Baumann

Links / Informationen

Ziel dieses Projektes ist es, die Ursache für die signifikante Permeationsrate bei niedrigen Elektronenleiter-Anteilen in CGO-basierten Kompositmembranen mit Spinellen als elektronenleitender Phase zu identifizieren und das so gewonnene umfassende Verständnis der physikalischen Eigenschaften zu nutzen, so dass die ambipolare Leitfähigkeit (und damit die Permeabilität) dieses Materialsystems maximiert werden kann. Als Ursache gehen wir von Korngrenzphasen bzw. positiv wirkenden Raumladungszonen an Phasengrenzen aus. Der Erfolg der Materialentwicklung wird in einem Membranreaktor sowohl an Tabletten als auch an dünnen, geträgerten Membranschichten mit katalytisch aktiven Oberflächenschichten in Abhängigkeit von Temperatur und pO2-Gradienten (Triebkraft) überprüft.

Abteilung Festoxid Brennstoff- und Elektrolysezellen

SynSOFC 2

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

03/2020 - 02/2023

TU München

DFG

Dr. Christian Lenser

Links / Informationen

Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Verbundvorhabens der TU München mit dem Forschungszentrum Jülich wird die Kopplung einer Biomassevergasungsanlage mit einer oxidkeramischen Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) zur Herstellung von elektrischer Energie aus Biomasse untersucht. Im Rahmen dieser Dissertation sollen neue Werkstoffkombinationen für die Brenngaselektrode entwickelt werden, die degradationstoleranter gegenüber Brenngasverunreinigungen sind. Die zu untersuchenden Stoffsysteme umfassen sowohl Cermets aus Nickel und Gadolinium-dotiertem Ceroxid (GDC) als auch innovative vollkeramische Materialien, die während des Betriebs nanoskalige Katalysatorpartikel ausscheiden. Die am IEK-1 entwickelten Werkstoffe und Komponenten werden an der TU München mit gezielt verunreinigtem synthetischen Syngas getestet, um Rückschlüsse auf die Wechselwirkung der einzelnen Moleküle mit dem Werkstoff ziehen zu können.

Solarer Wasserstoff

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Ansprechpartner

01/2021 - 12/2023

IEK-2, -5, -9, -11, -14, ZEA-1, DLR, KIT, HZB, HZDR, IPP

HGF

Dr. Mariya Ivanova

Links / Informationen

Im Rahmen einer internen Helmholtz-Finanzierung (HGF) soll eine protonenleitende Elektrolysezelle entwickelt werden, um Wasserstoff hochrein und wasserfrei zu erhalten. Die dafür notwendige Energie kommt aus solaren Quellen.

WirLebenSOFC - Lebensdauervorhersage für SOCs

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Förderkennzeichen

Ansprechpartner

03/2021 - 03/20247

Bosch, RJL, KIT, HS Karlsruhe, HS Aalen

BMBF

FKZ 03SF0622B

Prof. Dr. Norbert H. Menzler

Martin Juckel

Links / Informationen

Finanziert vom BMBF im Rahmen der Initiative Wasserstoffrepublik Deutschland, bearbeitet das Projekt die spezifischen Degradationsphänomene einer sog. metallgestützten Festoxidbrennstoffzelle (MSC) zur Rückverstromung über erneuerbare Quellen generierten Wasserstoffs. Unter Führung der Firma Bosch und zusammen mit der Firma RJL und den Forschungspartnern KIT, HS Aalen und HS Karlsruhe kümmern sich die Institute IEK-1, -2 und -14 insbesondere um die thermisch-atmosphärischen Degradationsphänomene (materialspezifisch, mikrostrukturabhängig und thermodynamisch/kinetisch) und die Fortentwicklung der MSC.

https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/grundlagenforschung/brennstoffzellen

SOC Degradation 2 - Degradation von SOCs

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Förderkennzeichen

Ansprechpartner

03/2021 - 02/2024

IEK-2, -9, -13, -14, IKTS, DLR, KIT, Bosch, Hexis/mPower, Kerafol, Sunfire, Mann+Hummel, Horiba FuelCon, SOLIDpower

BMBF

FKZ 03SF0621A

Prof. Dr. Norbert H. Menzler

Dr. Michael Wolff

Links / Informationen

Ebenfalls auf der Initiative Wasserstoffrepublik Deutschland basierend, wird im BMBF-finanzierten Förderprojekt der Schwerpunkt auf spezifische, nur unter Elektrolysebedingungen auftretende Degradationseffekte gelegt. Am IEK-1 werden hierzu alternative Brenngaselektroden entwickelt und markttaugliche Herstellungsverfahren fortentwickelt. Eine breite Beteiligung weiterer deutscher Industriepartner (Kerafol, Hexis/mPower, Sunfire, Mann+Hummel, Bosch, Horiba FuelCon, SOLIDpower) sowie externe Forschungseinrichtungen (IKTS, DLR, KIT) und Jülich-Institute (IEK-2, -9, -13, -14) sichert eine breite Herangehensweise zum Verständnis und zur Lösung der auftretenden Effekte.

https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/grundlagenforschung/brennstoffzellen

ReNaRe - Recycling und Nachhaltige Ressourcennutzung

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Förderkennzeichen

Ansprechpartner

04/2021- 03/2025

FZJ (IEK-1, -2, ZEA-1), TU BA Freiberg, RWTH Aachen, KIT, FhG-IPA, HZDR, Nickelhütte Aue, Heraeus, Öko-Institut, Dechema, Hexis/mPower, TU München

BMBF

FKZ 03HY111J

Prof. Dr. Olivier Guillon

Prof. Dr. Norbert H. Menzler

Links / Informationen

Das Verbundvorhaben ReNaRe ist Teil der Technologieplattform H2Giga. Im Vorhaben werden die Möglichkeiten des Recyclings von Festoxid-Elektrolyseur-Stacks untersucht. Im Vordergrund stehen sowohl Wiedernutzung, Aufarbeitung oder Recycling von Komponenten. Je nach Stackkonzept und/oder Verwertungskonzept können Materialien oder Komponenten direkt wieder verwendet werden oder müssen aufwändig aufbereitet werden. Schwerpunkt des IEK-1 ist die Wieder-Nutzung der keramischen Komponenten der Zelle entweder erneut in SOCs oder in alternativen Anwendungen.

https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/leitprojekte/h2giga

ElChFest

Zeitraum

Partner

Geldgeber

Förderkennzeichen

Ansprechpartner

01/202- 12/2024

IEK-2, IAM-ET (KIT), IDM (HSKA)

BMBF

03SF0641A

Dr. Christian Lenser

Links / Informationen

Im Verbundvorhaben ElChFest arbeiten wir zusammen mit unseren Partnern in Karsruhe an der Entwicklung einer Festoxidelektrolysezelle (SOEC) auf Basis von dotiertem Cerioxid, sowie an der Optimierung der Zelle und deren Betriebsweise. Hierzu werden detaillierte materialwissenschaftliche, mikrostrukturelle und elektrochemische Untersuchungen durchgeführt, mit deren Hilfe die mechanische Spannung in der Zelle als Funktion der Betriebsparameter ermittelt werden kann.

Abteilung Elektrochemische Speicher

EVABATT, Evaluierung fortschrittlicher Festkörperbatteriekonzepte mit hoher Sicherheit und Leistung, (JLU Gießen, Fraunhofer ICT, TU München, IEK-1 & National Cheng Kong University, Feng Chia University, National Universty of Tainan, Industrial Technology Research Institute of Taiwan, National Applied Research Laboratories) November 2017 – Oktober 2020

GrEEn, Grüne Elektrochemische Energiespeicher (RWTH Aachen, WWU Münster, IEK-1, IEK-9), September 2017 – August 2020

INDICATE, In-situ Analysis of Li-Distribution in Cathodes, (WWU Münster, IEK-1), September 2017 – August 2019

LISZUBA, Lithium-Schwefel-Feststoffbatterien als Zukunftsbatterie (JLU Gießen, TU Braunschweig, TU Berlin, IEK-1), Juli 2017 – Juni 2020

BCT, Battery Cell Technology (ContiTech Elastomer-Beschichtungen GmbH, Henkel Electronic Materials N.V., Saueressig GmbH + Co. KG, Adphos Group, FhG-IPA, Uni Stuttgart, IEK-1, WWU Münster, TU Braunschweig), Juli 2017 – Juni 2019

MEET Hi-EnD II, Materials and Components to Meet High Energy Density Batteries (RWTH Aachen, WWU Münster, IEK-1, IEK-2, IEK-9 und IEK-12), Oktober 2016 -September 2019

FELIZIA, Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen in Automobilen Anwendungen (BMW AG, BASF SE, IEK-1, IEK-12, TU München, Justus Liebig-Universität Gießen, KIT, Schott AG, VW AG), Januar 2016 – Dezember 2018

BenchBatt, Benchmarking und Validierung der Leistungsfähigkeit und Kosten von Hochenergie- und Hochvolt-Lithium-Ionen Batterien im Vergleich zu Post-Lithium-Ionen Technologien (WWU Münster, IEK-1, IEK-12, TU Braunschweig, Justus Liebig Universität Gießen), Januar 2016 – Dezember 2018

DESIREE, Defect spinels as high-energy and high-performance materials for electrochemical energy storage (IEK-1, IEK-9, RWTH, KIT), September 2014–August 2018

NextGenBatt, Forschungsinfrastruktur für zukünftige Batteriegenerationen (RWTH Aachen (PEM, IME), Fraunhofer ILT, IEK-1, IEK-9 und IEK-12), Die parallele Erforschung evolutionärer (Weiterentwicklung Li-Ionen-Batterien) und revolutionärer Konzepte („post-Li-Ionen“ Festkörper-batterien) entlang der Wertschöpfungskette ist der zentrale Punkt, der mit den geplanten Investitionen realisiert werden soll. Gefördert vom Land NRW (EFRE-NRW), September 2018 – Dezember 2020

NanoBat: Nanostrukturierte Batteriematerialien (Westfälische Wilhelms-Universität Münster (MEET Batterieforschungszentrum und Institut für Materialphysik), Aixtron SE, BatterieIngenieure GmbH, IEK-1) Dezember 2017 - August 2021

UNIBAT: Untersuchungen irreversibler Änderungen in Festkörper-Batterien (IEK-1) September 2018 - August 2021

ProFeLi: Produktionstechnik für Festkörperbatterien mit Lithium-Metall-Anode (TU München, IEK-1, IEK-2, Brückner Maschinenbau GmbH & Co. KG, GS GLOVEBOX Systemtechnik GmbH, J. Schmalz GmbH, Zwick GmbH & Co. KG, Volkswagen AG), Februar 2019 – Juli 2022

Naseber: Natriumbasierte feste Sulfid- und Oxid-Elektrolyt Batterien (Volkswagen AG, JLU Gießen, IEK-1, Humboldt-Universität Berlin), Januar 2019 – Juni 2022

HeNa: Herstellungswege für Natrium-Festkörperbatterien (IKTS Dresden, ILT Aachen, IEK-1, IFW Dresden, TU Darmstadt), August 2021 – Juli 2024

Letzte Änderung: 26.05.2022