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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Hochgradig anisotrope, offenzellige poröse metallische Faserstrukturen - Anwendungen in der Energietechnik

Donnerstag (19.09.2019)
15:00 - 15:30 Uhr Eselstall

Chemisch aktive Materialien benötigen in vielen Fällen eine zugrunde liegende Supportstruktur. Lithium-Ionen-Batterien, die Aluminium- und Kupferfolien zur Stromableitung einsetzen sind ein Beispiel dafür. Die Notwendigkeit zeigt sich auch an sorptionsgetriebenen Wärmepumpen oder Kältemaschinen. Im einfachsten Fall dient diese Supportstruktur nur als Trägerstruktur für das chemisch aktive Material. Häufig ist zusätzlich eine gute Wärme- und/oder Stromleitung gefragt. Zusätzlich kann der Stofftransport zum oder weg vom Aktivmaterial überlagert sein.

Offenzellige metallische Werkstoffe erfüllen viele Anforderungen gleichzeitig und sind als Basisstrukturen bestens für die Energietechnik geeignet und erprobt. Speziell Faserstrukturen besitzen für viele Anwendungen ein bisher nicht ausgeschöpftes Potential. Aus Einzelfasern hergestellt, die durch Sintern miteinander verbunden werden, zeigen Faserstrukturen hohe Flexibilität hinsichtlich Porengröße, Porosität und innerer Oberfläche. Je nach konkreter Anwendung können Faserstrukturen maßgeschneidert eingesetzt werden. Die inhärente Anisotropie erlaubt es die Eigenschaften des Werkstoffs über die Grenzen anderer poröser metallischer Werkstoffe hinaus zu verbessern. So kann beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit einer Faserstruktur deutlich größer sein, als die eines metallischen Schwammes gleicher Porosität.

Die geeignete Kombination der guten Wärmeleitfähigkeit, einer großen inneren Oberfläche und hoher Porosität von Aluminiumfaserstrukturen wird an einem Beispiel aus der Wärmetechnik gezeigt. Am Beispiel der alkalischen Wasserelektrolyse wird das Potential der Faserstruktur an einer Anwendung im Bereich der Elektrochemie/Elektrokatalyse dargestellt. Der Vorteil einer Kombination von kleinen Poren, hoher Porosität und großer innerer Oberfläche wird anhand einer Idee für die Batterietechnik erläutert.

 

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Marcel Fink
Fraunhofer IFAM Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Olaf Andersen
    Fraunhofer IFAM Dresden
  • Dr. Stefan Loos
    Fraunhofer IFAM Dresden
  • Christian Bischoff
    Fraunhofer ISE