Die Vanadium-Redox-Flow-Batterie ist ein vielversprechender Energiespeicher für die bekanntermaßen dringend notwendige Energiewende. Sie zeichnet sich durch ihre hohe Langzeitstabilität und geringe Degradation aus, wodurch sie sich sehr gut für stationäre Anwendungen zur Zwischenspeicherung von Sonnen- und Windenergie eignet. Leistung und Speicherkapazität der Batterie sind getrennt skalierbar. Der Elektrolyt, in dem die elektrische Energie chemisch gespeichert wird, befindet sich in externen Tanks und wird durch die Zelle gepumpt. Zur Auf- bzw. Entladung der Batterie finden dann Reaktionen der aktiven Spezies, der Vanadium-Ionen, an porösen Kohlenstoffelektroden statt. Für weitere Optimierungen der Technologie sind Kenntnisse der detaillierten Prozesse dieser Reaktionen an den Elektroden notwendig. Die Untersuchung dieser Reaktionen erweist sich jedoch als sehr komplex, da die porösen Elektroden eine korrekte Messung erschweren. Die relevanten kinetischen Parameter werden daher experimentell an Kohlenstoffeinzelfaserelektroden gemessen. Über ein Impedanzmodell der porösen Elektrode können die ermittelten Parameter auf die Gesamtelektrode übertragen werden und das Gesamtoptimierungspotential der Elektroden bewertet werden.
Aktualisiert: 2023-01-12
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Lichtemittierende Dioden (LEDs) auf Basis des Materialsystems (In)AlGaN, die im ultravioletten (UV) Spektralbereich abstrahlen, werden unter anderem in der medizinischen Phototherapie, beim Pflanzenwachstum oder zur Desinfektion eingesetzt. Mit kurzwelligem UVC-Licht lassen sich auch Mikroben wie Viren inaktivieren, wodurch UV-LEDs auch dabei helfen können, die Ausbreitung von SARS-CoV-2 zu verringern. Allerdings nimmt im Langzeitbetrieb die optische Leistung der UV-LEDs schnell ab. Damit einher geht eine geringe Lebensdauer von einigen hundert bis tausend Stunden, die dem breiten Einsatz von UV-LEDs bislang im Weg steht.
Ziel dieser Arbeit war es, die physikalischen Ursachen zu finden, die zu der betriebsbedingten Leistungsabnahme von UVB- und UVC-LEDs führen. Hierzu wurde der Einfluss der LED-Betriebsparameter, des Chipdesigns, der Halbleiterschichtstruktur und deren Kristallqualität auf die Lebensdauer der LEDs untersucht. Dabei stellte sich die Stromdichte als der wesentliche Beschleunigungsfaktor der Degradation heraus, wofür eine mathematische Beschreibung hergeleitet wurde. Zudem wurde aufgedeckt, dass hohe Ladungsträgerdichten in der aktiven Zone die LED-Lebensdauer verkürzen. Durch eine verbesserte Kristallqualität ließ sich jedoch die Lebensdauer der LEDs signifikant auf mehr als 10.000 h erhöhen, was den breiten Einsatz von UV-LEDs ermöglicht.
Die experimentellen Ergebnisse in Verbindung mit theoretischen Simulationen des Ladungsträgertransports legen nahe, dass die betriebsbedingte Leistungsabnahme maßgeblich durch die Auger-Rekombination angetrieben wird. Im Ergebnis kann erstmalig ein quantitativ begründetes Degradationsmodell aufgestellt werden.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Dieses Lehrbuch ist vor allem für die Weiterbildung konzipiert. Das heißt, vor allem für die Ausbildung an Fach- und Hochschulen. Es beschreibt viele in der Galvanotechnik angewandte Verfahren. Deshalb können es auch Facharbeiter nutzen, vor allem, um sich in die Verfahren des prozessintegrierten Umweltschutzes und der Metallverteilung näher einzuarbeiten.
Das Lehrbuch enthält theoretische Grundlagen der Prozesse, welche von einem allgemeinen Standpunkt aus betrachtet werden. Spezielle Bezüge kommen in Beispielen zum Vorschein. Ebenso enthält es auch grundlegende Berechnungsmethoden für Ausrüstungen.
Der Lernende erhält Kenntnisse über die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten der Prozessabläufe, die auf den Gesetzen der Mechanik, Hydrodynamik, Thermodynamik, der Elektrotechnik und der physikalischen Chemie beruhen.
Aktualisiert: 2023-02-01
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Redox-Flow-Batterien speichern elektrische Energien in Flüssigkeiten in Form von gelösten Ionen. Die Flüssigkeit wird durch eine elektrochemische Zelle gepumpt und kann dort be- oder entladen werden. Sie wird anschließend in externen Tanks gelagert. Auf diese Weise gelingt eine Trennung von Leistung und Kapazität. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Einfluss der Stromdichteverteilung auf die Effiziens und Materialstabilität der elektromechanischen Zelle bei unterschiedlichen Durchströmungen zu untersuchen.
Aktualisiert: 2020-02-03
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