Der photovoltaische Effekt ferroelektrischer Kristalle in Solarzellen lässt sich um den Faktor 1.000 erhöhen, wenn drei verschiedene Materialien in einem Gitter angeordnet werden. Das haben Forschende der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in einer Studie gezeigt. Dafür erzeugten sie kristalline Schichten aus Barium-, Strontium- und Calciumtitanat, die sie abwechselnd übereinanderlegten. Die Ergebnisse, die zu einer deutlich höheren Effizienz von Solarmodulen beitragen könnten, wurden in der Fachzeitschrift “Science Advances” veröffentlicht. Aktuell basieren die meisten Solarzellen auf Silizium, doch ihr Wirkungsgrad ist begrenzt. Seit…

Auf die richtige Härte kommt es an! Mit Reibversuchen und atomaren Simulationen Verschleiß entschlüsseln. Im Verbrennungsmotor, in Gleitlagern und in der Raumfahrt: Diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen (DLC) vermindern Reibung und Verschleiß in Reibkontakten. Meist enthalten die dabei in Lagern und Motoren genutzten Schmierstoffe das Additiv Zink-Dialkyl-Dithiophosphat (ZDDP), das seinerseits Stahloberflächen gegen Verschleiß schützt. Unglücklicherweise kann es die DLC-Schicht angreifen, was zum vorzeitigen Ausfall führt. Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IWM haben herausgefunden, wie die antagonistische Wechselwirkung zwischen den beiden Stoffen entsteht. Im…

Forschende der Universität Stuttgart nutzen Volumenveränderungen in Batteriezellen, um deren Ladezustand, Alterung und Leistungsfähigkeit vorherzusagen. Moderne Li-Ionen Batteriezellen, wie sie unter anderem in Elektroautos verwendet werden, sind keine statischen Objekte wie Schrauben oder Nägel. Sie verhalten sich bei Benutzung vielmehr dynamisch und verändern beim Laden und Entladen aufgrund von chemisch-physikalischen Vorgängen auf atomarer Ebene ihre Abmessungen. Gleiches passiert auch beim Altern, wenn irreversible Änderungen der Materialstruktur von Elektroden auftreten, die zu einer Dickenänderung der gesamten Batterie führen. Exakte Maße für…

Die im Januar auf den Weg gebrachten Wasserstoff-Leitprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) haben mittlerweile mit ihrer Arbeit begonnen. Mit der neuen Förderinitiative sollen die Hürden einer deutschen Wasserstoffwirtschaft aus dem Weg geräumt werden. Für eine erfolgreiche Energiewende ist Grüner Wasserstoff unabdingbar. Mit den Wasserstoff-Leitprojekten leitet das BMBF eine zentrale Initiative zur Klimaneutralität Deutschlands ein. Etwa 740 Millionen Euro möchte das Ministerium bereitstellen, um großskalige Elektrolyseure in die Serienfertigung zu bekommen (H₂Giga), die Wasserstofferzeugung auf See zu erforschen…

Für eine klimaneutrale Wirtschaft müssen alle Möglichkeiten genutzt werden, um Energiebedarfe zu reduzieren und Ressourcen effizient zu nutzen. Hocheffiziente industrielle Prozesse sind dabei ein zentraler Baustein. Dafür entwickeln 18 europäische Partner aus Industrie und Forschung im Netzwerk R2R-Net, in der Produktion vielseitig eingesetzte Rolle-zu-Rolle-Anlagen und -Verfahren weiter. Firmen profitieren von den Expertisen, vom Support bei Scale-up und Produktionseinführung und vom fachlichen Austausch. Am 7. September 2021 stellen die Partner in einem Workshop aktuelle Entwicklungen, Erfolge und neuartige Produktionsanlagen vor. Das…

Am Fraunhofer THM wird an Aluminium-Ionen-Batterien (AIB) als Weiterentwicklung der Lithiumtechnologie geforscht. Die Schnellladefähigkeit der neuen Batterien wurde bei hoher Zyklenstabilität und mit hoher Ladeeffizienz nachgewiesen. Aluminium-Ionen-Batterien verzichten auf kritische Rohstoffe, verringern Gefährdungsrisiken und sind kostengünstiger. Eine potentielle Anwendung für die AIB sind stationäre hochdynamische Netzspeicher zur Nutzung regenerativer Energien. Die Prognosen sind sich einig. Sie alle sagen einen drastisch steigenden Bedarf an elektrischen Speichern für mobile und stationäre Anwendungen voraus. Um die Nachfrage zu decken, bedarf es erheblicher Anstrengungen…

Weltweit suchen Wissenschaftler*innen nach Alternativen zu Lithium-Akkus. Als vielversprechend gelten Natrium-Ionen-Batterien, doch die Anode ist bislang eine Schwachstelle. Die BAM entwickelt dazu in einem Kooperationsprojekt neuartige Kern-Schale-Verbundwerkstoffe, die zu effizienten Akkus mit verbesserter Sicherheit führen sollen. Bisher beruhen elektrische Batterien, die E-Autos antreiben, als stationäre Stromspeicher dienen oder für industrielle Anwendungen genutzt werden, fast ausschließlich auf der Lithium-Ionen-Technologie. Bei allen Vorzügen besitzt das Batteriematerial Lithium auch Nachteile: Die globalen Reserven des Alkali-Metalls sind begrenzt. Sein Abbau aus Salzwasser ist kostspielig…

Jülicher Forscher haben gemeinsam mit italienischen und deutschen Kollegen einen besonders preiswerten Infrarot-Detektor entwickelt, der sich gut in bestehende Kamerachips und Smartphones integrieren lässt. Der neue Sensor macht gleich zwei technisch wichtige Bereiche der Infrarot-Strahlung sichtbar, die bisher von konventionellen Photodioden nicht abgedeckt wurden. Die Ergebnisse wurden im Fachblatt ACS Photonics vorgestellt. Die Welt erscheint klarer in kurzwelligem Infrarot, kurz SWIR: Kameras, die in diesem Bereich des Spektrums arbeiten, liefern Bilder in Graustufen – üblicherweise gestochen scharf. Denn durch Regen,…

Rostocker Forscher untersuchen einen Ammoniak-Antrieb für die Binnenschifffahrt Der Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren (LKV) der Universität Rostock, die FVTR GmbH, eine Ausgründung aus der Universität Rostock, sowie die LOGE Deutschland GmbH aus Cottbus gehören zu den ersten in Deutschland, die das Nutzen von grünem Ammoniak als Kraftstoff am realen Motor für die Binnenschaffahrt in einem großen Forschungsprojekt grundlegend untersuchen. „Es gibt eine Reihe von Herausforderungen für die Entwicklung eines Ammoniakmotors, die das Bundeswirtschaftsministerium mit über einer Million Euro unterstützt“,…

Unterwegs in der Hügellandschaft: Mischungen mehrerer Elemente erhöhen die Unordnung in hauchdünnen Halbleitern, wobei sich deren optisch-elektrische Eigenschaften verändern. Das hat eine Forschungsgruppe aus der Physik herausgefunden, indem sie Halbleiter mittels Photolumineszenz untersuchten. Das Team um Professor Dr. Martin Koch von der Philipps-Universität Marburg berichtet über seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“. Das Legieren von Halbleitern wird häufig verwendet, um die gewünschten Materialeigenschaften für Geräteanwendungen zu erhalten. „Dies ermöglicht eine breite Palette von möglichen Anwendungen in der Nanoelektronik…

Eine extrem hohe Energiedichte von 560 Wattstunden pro Kilogramm bei bemerkenswert guter Stabilität bietet eine neuartige Lithium-Metall-Batterie. Dafür haben Forschende am vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in Kooperation mit der Universität Ulm gegründeten Helmholtz-Institut Ulm (HIU) eine vielversprechende Kombination aus Kathode und Elektrolyt eingesetzt: Die nickelreiche Kathode erlaubt, viel Energie pro Masse zu speichern, der ionische Flüssigelektrolyt sorgt dafür, dass die Kapazität über viele Ladezyklen weitestgehend erhalten bleibt. Über die rekordverdächtige Lithium-Metall-Batterie berichtet das Team im Magazin Joule (DOI:…

Neues Projekt an der Hochschule Landshut entwickelt selbstlernende Methode für die Herstellung von Batterien und will damit Deutschland im weltweiten Wettbewerb stärken. Batterien gelten als Schlüsseltechnologie für Elektroautos, Handys oder Energiespeicher. Wir benötigen sie, um die geforderte Energiewende umzusetzen, den Klimawandel zu bekämpfen und die Digitalisierung voranzutreiben. Die Nachfrage an Batterien steigt daher stetig, wie auch ihre Produktion. Allerdings kommen die meisten Batterien immer noch aus Asien. Um die Zellfertigung in Deutschland und Europa voranzubringen, braucht es neue Technologien für…

Kristallines Kobalt-Arsenid ist ein Katalysator für die Sauerstoffentwicklung bei der elektrolytischen Wasserspaltung für die Erzeugung von Wasserstoff. Das Material gilt als Modellsystem für eine interessante Gruppe von Katalysatoren, deren Leistungen sich im Lauf der Elektrolyse unter bestimmten Bedingungen steigern. Nun hat ein Team um Marcel Risch an BESSY II aufgeklärt, dass zwei gegenläufige Entwicklungen dafür verantwortlich sind. Einerseits nimmt die katalytische Aktivität der einzelnen Katalysezentren im Verlauf der Elektrolyse ab, aber gleichzeitig verändert sich auch die Morphologie der Katalysatorschicht. Unter…

Gemeinsam mit Partner*innen aus der Praxis untersucht Dieter Süß in seinem Christian Doppler Labor die Anwendungsmöglichkeiten von magnetischen Sensoren im Automobil- und Medizinsektor. Erste Erfolge erzielte Süß’ Technologie bei ABS-Systemen von Fahrzeugen und in der Herstellung von Dauermagneten. Bei Festplatten sind Sensoren, die auf magnetische Widerstandsänderungen reagieren, schon lange in Gebrauch. Wie diese Technik auch in anderen Bereichen eingesetzt werden kann, erforscht Dieter Süß mit seinem Team im Christian Doppler Labor für Zukünftige magnetische Sensoren und Materialien, das an der…

Wissenschaftler wollen Mobilitätsverhalten simulieren, um verkehrspolitische Maßnahmen für alle Beteiligten besser abzuschätzen. Welche Maßnahmen in Mobilität und Verkehr führen dazu, dass möglichst viele Menschen insgesamt einen positiven Nutzen daraus ziehen? Indem sie eine Simulationsumgebung für Mobilitätsverhalten im Rhein-Main-Gebiet erproben, wollen Wissenschaftler/-innen des Research Lab for Urban Transport (ReLUT) der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS) Verbesserungsmöglichkeiten für den Verkehr im Rhein-Main-Gebiet aufzeigen. Im Vergleich zu den konventionellen Verkehrsmodellen soll bei diesem Vorgehen die Heterogenität der Menschen stärker berücksichtigt werden….

BMBF-Projekt »SoLiS« erforscht innovatives Lithium-Schwefel-Batteriekonzept. Das im Juli 2021 gestartete Forschungsprojekt »SoLiS – Entwicklung von Lithium-Schwefel Feststoffbatterien in mehrlagigen Pouchzellen« zielt darauf ab, ein vielversprechendes Batteriekonzept aus der Grundlagenforschung in die industrielle Anwendung zu überführen. Dank hoher Speicherkapazitäten und geringer Materialkosten des Schwefels ermöglicht diese Zelltechnologie potenziell den Aufbau sehr leichter und kostengünstiger Batterien. Unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS aus Dresden fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fünf Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft mit…