Elektrochemische Energietechnik - Technische Einrichtungen



Analytische Einrichtungen

Messgeräte
Rasterelektronenmikroskop Zeiss ULTRA plus
Energiedispersive Röntgenspektrometer Bruker QUANTAX 400(X-Flash-Detektor 5010)
Electron Backscatter Diffraction Bruker QUANTAX CristAlign 200
3D-Oberflächenmessung Alicona MeX 5.1
Digitales Lichtmikroskop  Zeiss Axioplan
Röntgen-Photoelektronenspektroskopie SPECS (XPS, UPS, LEED, TPD)
Röntgen-Photoelektronenspektroskopie Thermo EXCALAB 250 (XPS, SSXPS, Imaging XPS, ARXPS, LEED, TPD)
Auger-Elektronenspektroskopie PHI 590
Infrarotspektrometer (FT-IR)

FT-IR-Spektrometer Vertex 80v mit Mikroskop Hyperion 3000 (Bruker Optik GmbH)

Konfokales Raman-Mikroskop LabRam 800 (Horiba Jobin Yvon)
Röntgendiffraktometer STOE Stadi P (Transmission, Bragg-Brentano)
Röntgendiffraktometer mit Flächendetektor Brucker D8 (zeitaufgelöste Messungen)
Korngrößenanalyse Cilas Praticle Size Analyzer 1064LD (Nass- und Trockenmessung)
Messung Korngrößen und Zetapotenzial Dispersion Technology DT1200; akustisches und elektroakustisches Spektrometer
Puls-Chemisorption für Katalysatoranalytik ThermoQuest TPDRO 1100 (TPD, TPR, TPO)
Porenanalyse mit Stickstoffadsorption   FISIONS Sorptomatik 1990
Hg-Porosimetrie Pascal 140 / Pascal 240
Oberflächenrauigkeitsmessgerät HOMMEL TESTER T8000
Thermoanalyse  Netzsch STA 449C
Dilatometrie Netzsch DIL 402C
Ortsaufgelöste segmentierte Messtechnik

für Stromdichte-, Spannungs-, Impedanz-, Temperaturverteilung, Gaszusammensetzung; Einschub mit 16 parallelen Impedanzmesskanälen

Elektrochemische Impedanzspektroskopie

IM6 (Zahner-elektrik, 10 Anlagen), Solartron 1250 (Schlumberger)
in Kombination mit Potentiostaten 273 von EG&G (2 Anlagen)
und BaSyTec (Gamry Instruments, 1 Anlage)
Zyklovoltammetrie  IM6 (Zahner-elektrik, 10 Anlagen), Solartron 1250 (Schlumberger) in Kombination mit Potentiostaten 273 von EG&G (2 Anlagen)
Chronopotentiometrie/ Chronoamperometrie IM6 (Zahner-elektrik, 10 Anlagen), Solartron 1250 (Schlumberger) in Kombination mit Potentiostaten 273 von EG&G (2 Anlagen)
Rotierende Scheibenelektrode (RDE) IM6 (Zahner-elektrik, 10 Anlagen), Solartron 1250 (Schlumberger) in Kombination mit Potentiostaten 273 von EG&G (2 Anlagen)
Rotierende Scheiben-Ringelektrode (RRDE) Bi-potentiostat 613 von EG&G
Elektrischer Leitfähigkeitsmessstand (4-Punkt-DC-Methode) Sonderanfertigung (Hesse Instruments)

 

 

Testanlagen

 
Thermisches Spritzen
 

DC 1

Atmospärisch betriebenes Plasmabeschichtungssystem (APS) mit Dreikathoden-Plasmabrenner (Triplex Pro 200) mit 60 kW Brennerleistung zur Verarbeitung von Pulvern und Suspensionen. Auch als Vakuum- Plasma- Brennersystem mit einem Einkathodenbrenner (F6) mit bis zu 50 kW Brennerleistung betreibbar.  

 
DC 2

Vakuum- Plasma- Beschichtungsanlage (Füllvolumen ca. 1 m³, evakuierbar bis 100 Pa) mit Gleichstrombrenner, max. Leistung 50 kW, zur Durchführung von Vorversuchen an kleinen Bauteilen.

 

DC 3

Vakuum- Plasma- Beschichtungsanlage mit Gleichstrombrenner zur Durchführung und Überwachung von Pulverbeschichtungsprozessen, bestehend aus einer Plasmabrenner-Steuereinheit bis 50 kW Leistung, einem evakuierbaren Kessel (bis ca. 1 kPa, Füllvolumen ca. 1 m³), einem zweistufigen Pumpensystem mit selbstreinigendem Kompaktfiltersystem sowie einer 3-Achs-Linearverfahreinheit mit zusätzlicher Rotationsachse. Eine spezielle Umhausung mit trockener Kleiderdusche ermöglicht zusätzlich das Verarbeiten von toxischen Pulvern.
 
HF 1 Vakuum- Plasma- Beschichtungsanlage (Füllvolumen ca. 1 m³, evakuierbar bis 1,5 kPa), mit vertikal verschiebbarem, hochfrequenz- angeregtem Brenner, max. Leistung 40 kW, u.a. zur Herstellung von Schichten aus hochschmelzender Keramik oder Refraktärmetallen.
 

Beschichtungslabor mit:

 Überwachungssensor Accuraspray g3
 PFI Inspray online Prozessüberwachung
 Enthalpiesonde
 Massenspektrometer
 Plasma-Instabilitätsanalysesystem PISA
 Suspensionsfördersystem
 Suspensionsspritzvorrichtung
 Injekto-Sandstrahlanlagen
 Pulverförderer

 
Trockenbeschichtungstechnologie 
 
Trockensprüheinrichtung  Beschichtungseinrichtung zur Fertigung von porösen Schichten ohne Zusatz von Lösungsmitteln oder Additiven. Derzeitiges Haupteinsatzgebiet ist die Herstellung von Elektroden und mikroporösen Schichten für Niedertemperaturbrennstoffzellen.  
Walzeinrichtungen  Kalander mit senkrechtem Einfülltrichter zur Herstellung von bis zu 40 cm breiten Gasdiffusionselektroden. Kalander mit waagerechtem Materialeinzug und beheizbare obere Walze zum thermomechanischen Fixieren von Pulverschichten auf ein Substrat.  
Heißpresse Möglichkeit zum Heißpressen von Werkstücken/Schichten mit einer maximalen Abmessung von 300x300mm² mit bis zu 500kN und 300°C.  

 

 
Brennstoffzellen-Teststände 
 
DMFC-Brennstoffzellen  Vier Teststände für Einzelzellen und Stacks (bis 500W), geschlossener Mehtanol Loop mit automatischer Nachdosierung, Coriolismeter, EIS, Segemtierte Zellmessungen für ortaufgelöste Stromdichte, Temperatur und EIS  
PEFC-Einzelzellen Sechs Testeinrichtungen für  Einzelzellen bis etwa 300 A, EIS, Segemtierte Zellmessungen für ortaufgelöste Stromdichte, Temperatur und EIS  
HT-PEFC /NT-PEFC-Stacks Zwei Testeinrichtungen für NT und HT Stacks bis etwa 2000 W, EIS, Segemtierte Zellmessungen für ortaufgelöste Stromdichte, Temperatur und EIS  
DEFC-Stacks Teststand für Direct Ethanol Brennstoffzellen mit AEM Technologie (alkalisch)   
SOFC-Stackprüfstände Vier systemnahe SOFC-Stackprüfstände für Stacks bis zu einer elektrischen Leistung von 2 kW (max. 30 V, max. 125 A).  Als Betriebsgase stehen neben Wasserstoff und Methan auch unterschiedliche Reformatmischungen (inklusive Brenngasbe-feuchtung) zur Verfügung. Die Stacks können innerhalb von 30 min auf eine maximale Betriebtemperatur von 1000°C aufgeheizt werden. Dazu stehen neben einer Ofenheizung zusätzliche leistungsfähige Gasvorheizer für die Brenngase und die Oxidgase zur Verfügung. Mit den Stackprüfständen können Thermozyklen, Schnellheizversuche, Langzeitmessungen und Redoxzyklen durchgeführt werden. Die Stacks können mittels Strom-Spannungskennlinien, elektrochemischer Impedanzspektren und Gasanalysen charakterisiert werden.  
SOFC-Zellprüfstände Vier SOFC-Zellprüfstände zur Einzelzellmessung in keramischen und metallischen Gehäusen. Es können pro Prüfstand jeweils bis zu 4 SOFC-Zellen (rund oder quadratisch) gleichzeitig elektrochemisch charakterisiert werden. Als Betriebsgase können neben Wasserstoff und Methan auch unterschiedliche Reformatmischungen (inklusive Brenngasbefeuchtung) eingestellt werden. Die Zellen können innerhalb von 30 min auf eine maximale Betriebtemperatur von 1000°C aufgeheizt werden. Mit den Zell-prüfständen können Thermozyklen, Schnellheizversuche, Langzeitmessungen und Redoxzyklen durchgeführt werden. Die Zellen können mittels Strom-Spannungskennlinien, elektrochemischer Impedanzspektren und Gasanalysen charakterisiert werden.  

Hochtemperaturpermeationsmessstand, fünf Systeme für elektrochemische Impedanzmessungen, Segmentierte Zellen und Datenerfassungssysteme für örtlich und zeitlich aufgelöste Stromdichtemessungen

 

 

Batterie-Teststationen und Klimakammern
 
 Batterie-Teststationen mit 44 Kanälen bis zu 1000/25 A im Entlade-/Ladezyklus
bis zu 12/1.25 kW im Entlade-/Ladezyklus
Lade-Entladebetrieb mit konstantem Strom, konstanter Spannung oder Leistung
 
 Temperatur-/Klima-Testkammern Temperaturbereich: -40 bis +180 °C
Relative Feuchtigkeit: 10-98%
Untersuchung der Temperatur- und Feuchtigkeitsabhängigkeit der Batterieleistung
 
 Integrierte Impedanzmessgeräte in den Batterie-Teststationen  bis zu 1000 A, 100 V und 10 kHz
->Batteriediagnose während der Lade-/Entladezyklen mittels Impedanzspektroskopie
 
 
Batterielabor mit: 
 
Batterietester + Klimaschränke + Infrastruktur 
 
Gloveboxen für Präparation und Charakterisierung
Batteriekalorimeter

 
   Elektrolyse Testeinrichtung  
   1 Teststand für Elektrolyseblöcke bis etwa 1000 W  


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