BAM untersucht Faserverbundstoffe für Energiespeicher (BAM-Pressemitteilung Nr. 25/2013)
ID: 1115442
M untersucht Faserverbundstoffe für Energiespeicher (BAM-Pressemitteilung Nr. 25/2013)
So hat der Autohersteller Volvo ein Versuchsfahrzeug mit dem neuen Verbundwerkstoff ausgestattet. Das neue Material befindet sich in der Motorabdeckung und im Kofferraumdeckel und ergänzt die Autobatterie. Beteiligt war an diesem Projekt von neun Forschungsinstituten und Industriepartnern - unter Leitung des Londoner Imperial College - auch die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. An der BAM wurden die mechanischen Versuche an den Energiespeichern durchgeführt. Zudem wurde die Entwicklung eines leitfähigen Epoxidharzes für Faserverbundwerkstoffe begleitet.
Und so funktioniert der neue Energiespeicher: In der Motorabdeckung oder dem Kofferraumdeckel aus Carbonfasern befinden sich Superkondensatoren. Superkondensatoren sind eine Weiterentwicklung herkömmlicher Kondensatoren, wie sie beispielsweise schon länger in Fotoblitzen benutzt werden. Sie sind sehr schnell aufladbar, langlebig und funktionieren auch bei minus 40 Grad Celsius.
Ein Carbonfaser-Verbundwerkstoff bildet die Elektroden. Beschichtet werden die Carbonfasern mit noch kleineren Fasern, so genannten Carbon-Nanotubes (CNT). Zusätzlich eingebrachte Lithiumatome erhöhen die Leitfähigkeit. Die CNT sind eine spezielle Form des Kohlenstoffs. Diese Röhrchen haben nur einen Durchmesser von wenigen Nanometern und Längen zwischen zwei und 50 Mikrometern. CNT sind steifer und fester als Stahl, können den Strom fast perfekt leiten. Sie sollen die Festigkeit des bei Faserverbundwerkstoffen eingesetzten klebstoffartigen, zum Teil sogar flüssigen Matrix-Werkstoffes erhöhen. Die Untersuchungen der BAM zeigten allerdings, dass Verstärkungen mit CNT und einem damit verbundenen Anstieg der Elektrodenoberfläche noch zu keiner verbesserten Leistung führten.
Umschlossen wird der Verbund aus Carbonfasern und CNT von einem Polymerharz. Als Isolationsschicht zwischen den energiespeichernden Schichten werden Glasfasermatten verwendet. Die BAM koordinierte verschiedene Untersuchungen zur Selbstentladung, zum Elektrolytzerfall oder zur Stabilität des Materials. Zum Einsatz kam unter anderem der an der BAM entwickelter Einzelfaserauszugsversuch ("pull out test"), mit dem die Haftung einzelner Fasern zu dem sie umgebenden Material getestet wird. Faserverbundwerkstoffe enthalten viele Faserbündel, die jeweils mehrere Tausend Einzelfasern umfassen. Um aus diesem Gewebe stabile Werkstoffe zu machen, werden sie mit einem aushärtbaren Kunststoff, zum Beispiel Epoxidharz, getränkt.
Die beim Einzelfaserauszugsversuch untersuchten Fasern können sehr dünn sein. So ist eine Carbonfaser nur etwa fünf Mikrometer dick, also rund 20 mal dünner als ein menschliches Haar und mit dem Auge fast nicht zu erkennen. Die Faser wird in einen Matrixpolymertropfen eingebettet und auf der anderen Seite mit Klebstoff gehalten. Ein Lichtmikroskop erlaubt die Verfolgung des Rissvorgangs während der Messung. Wie viel Kraft zwischen dem Kunststoff und der Faser übertragen wird, ist dann ein Maß für die Ankopplung. Für das Projekt war es wichtig sicherzustellen, dass die neuartigen leitfähigen Harzsysteme gut an den Fasern haften - und der Verbundwerkstoff somit stabil genug für den Einbau in ein Automobil ist.
"Generell funktioniert die Energiespeicherung", sagt Gerhard Kalinka, Ingenieur an der BAM. Es sei vielversprechend. Aber man stehe noch am Anfang der Entwicklung. Denn nicht alle Fragen sind bereits abschließend geklärt worden. Zum Beispiel, wie sicher das System ist, wenn es zu Beschädigungen kommt. Beim Prototyp von Volvo kann die Autobatterie teilweise ersetzt werden, bis man allerdings ein komplettes Elektroauto auf diese Weise mit Energie versorgen kann, ist noch etliche Forschung notwendig. Kalinka sieht aber vielversprechende Anwendungen auch bei Computern oder Handys. Dort könnte langfristig der herkömmliche Akku verschwinden und das Gehäuse den nötigen Strom liefern. Neben der Gewichtsersparnis wäre ein weiterer Vorteil von Super-Kondensatoren, dass das Aufladen in wenigen Minuten möglich sein würde.
Kontakt:
Dr.-Ing. Gerhard Kalinka
Abteilung 5 Werkstofftechnik
E-Mail: gerhard.kalinka@bam.de
(pressrelations) - serverbundstoffe für Energiespeicher (BAM-Pressemitteilung Nr. 25/2013)
So hat der Autohersteller Volvo ein Versuchsfahrzeug mit dem neuen Verbundwerkstoff ausgestattet. Das neue Material befindet sich in der Motorabdeckung und im Kofferraumdeckel und ergänzt die Autobatterie. Beteiligt war an diesem Projekt von neun Forschungsinstituten und Industriepartnern - unter Leitung des Londoner Imperial College - auch die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. An der BAM wurden die mechanischen Versuche an den Energiespeichern durchgeführt. Zudem wurde die Entwicklung eines leitfähigen Epoxidharzes für Faserverbundwerkstoffe begleitet.
Und so funktioniert der neue Energiespeicher: In der Motorabdeckung oder dem Kofferraumdeckel aus Carbonfasern befinden sich Superkondensatoren. Superkondensatoren sind eine Weiterentwicklung herkömmlicher Kondensatoren, wie sie beispielsweise schon länger in Fotoblitzen benutzt werden. Sie sind sehr schnell aufladbar, langlebig und funktionieren auch bei minus 40 Grad Celsius.
Ein Carbonfaser-Verbundwerkstoff bildet die Elektroden. Beschichtet werden die Carbonfasern mit noch kleineren Fasern, so genannten Carbon-Nanotubes (CNT). Zusätzlich eingebrachte Lithiumatome erhöhen die Leitfähigkeit. Die CNT sind eine spezielle Form des Kohlenstoffs. Diese Röhrchen haben nur einen Durchmesser von wenigen Nanometern und Längen zwischen zwei und 50 Mikrometern. CNT sind steifer und fester als Stahl, können den Strom fast perfekt leiten. Sie sollen die Festigkeit des bei Faserverbundwerkstoffen eingesetzten klebstoffartigen, zum Teil sogar flüssigen Matrix-Werkstoffes erhöhen. Die Untersuchungen der BAM zeigten allerdings, dass Verstärkungen mit CNT und einem damit verbundenen Anstieg der Elektrodenoberfläche noch zu keiner verbesserten Leistung führten.
Umschlossen wird der Verbund aus Carbonfasern und CNT von einem Polymerharz. Als Isolationsschicht zwischen den energiespeichernden Schichten werden Glasfasermatten verwendet. Die BAM koordinierte verschiedene Untersuchungen zur Selbstentladung, zum Elektrolytzerfall oder zur Stabilität des Materials. Zum Einsatz kam unter anderem der an der BAM entwickelter Einzelfaserauszugsversuch ("pull out test"), mit dem die Haftung einzelner Fasern zu dem sie umgebenden Material getestet wird. Faserverbundwerkstoffe enthalten viele Faserbündel, die jeweils mehrere Tausend Einzelfasern umfassen. Um aus diesem Gewebe stabile Werkstoffe zu machen, werden sie mit einem aushärtbaren Kunststoff, zum Beispiel Epoxidharz, getränkt.
Die beim Einzelfaserauszugsversuch untersuchten Fasern können sehr dünn sein. So ist eine Carbonfaser nur etwa fünf Mikrometer dick, also rund 20 mal dünner als ein menschliches Haar und mit dem Auge fast nicht zu erkennen. Die Faser wird in einen Matrixpolymertropfen eingebettet und auf der anderen Seite mit Klebstoff gehalten. Ein Lichtmikroskop erlaubt die Verfolgung des Rissvorgangs während der Messung. Wie viel Kraft zwischen dem Kunststoff und der Faser übertragen wird, ist dann ein Maß für die Ankopplung. Für das Projekt war es wichtig sicherzustellen, dass die neuartigen leitfähigen Harzsysteme gut an den Fasern haften - und der Verbundwerkstoff somit stabil genug für den Einbau in ein Automobil ist.
"Generell funktioniert die Energiespeicherung", sagt Gerhard Kalinka, Ingenieur an der BAM. Es sei vielversprechend. Aber man stehe noch am Anfang der Entwicklung. Denn nicht alle Fragen sind bereits abschließend geklärt worden. Zum Beispiel, wie sicher das System ist, wenn es zu Beschädigungen kommt. Beim Prototyp von Volvo kann die Autobatterie teilweise ersetzt werden, bis man allerdings ein komplettes Elektroauto auf diese Weise mit Energie versorgen kann, ist noch etliche Forschung notwendig. Kalinka sieht aber vielversprechende Anwendungen auch bei Computern oder Handys. Dort könnte langfristig der herkömmliche Akku verschwinden und das Gehäuse den nötigen Strom liefern. Neben der Gewichtsersparnis wäre ein weiterer Vorteil von Super-Kondensatoren, dass das Aufladen in wenigen Minuten möglich sein würde.
Kontakt:
Dr.-Ing. Gerhard Kalinka
Abteilung 5 Werkstofftechnik
E-Mail: gerhard.kalinka(at)bam.de
Themen in dieser Meldung:
Unternehmensinformation / Kurzprofil:
Dr.-Ing. Gerhard Kalinka
Abteilung 5 Werkstofftechnik
E-Mail: gerhard.kalinka(at)bam.de
Datum: 30.09.2014 - 20:00 Uhr
Sprache: Deutsch
News-ID 1115442
Anzahl Zeichen: 0
pressrelations.de – ihr Partner für die Veröffentlichung von Pressemitteilungen und Presseterminen, Medienbeobachtung und Medienresonanzanalysen
Diese HerstellerNews wurde bisher 685 mal aufgerufen.
Die Meldung mit dem Titel:
"BAM untersucht Faserverbundstoffe für Energiespeicher (BAM-Pressemitteilung Nr. 25/2013)
"
steht unter der journalistisch-redaktionellen Verantwortung von
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) (Nachricht senden)
Beachten Sie bitte die weiteren Informationen zum Haftungsauschluß (gemäß TMG - TeleMedianGesetz) und dem Datenschutz (gemäß der DSGVO).
Alle Meldungen von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
AfB unterstützt DAX-Konzerne bei ihrem ESG-Reporting
Sebastian Dittmar: Fachkundige Unterstützung bei den neuen Herausforderungen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG)
Investieren in die Zukunft der Landwirtschaft: Warum es jetzt an der Zeit ist
Zum Earth Day am 22. April:
Neuer Bisphenol A-Grenzwert für Trinkwasser