TY - JOUR
A1 - Bäßler, Ralph
A1 - Amela Keserović, Amela
A1 - Sobetzki, Joana
A1 - Sarmiento Klapper, Helmuth
A1 - Dimper, Matthias
T1 - Geeignete Werkstoffe für Geothermieanwendungen (1)
N2 - Durch Auslagerungs- und elektrochemische Tests im Labor kann das Korrosionsverhalten verschiedener metallener Werkstoffe beurteilt werden. Aus den Versuchsergebnissen, die in verschiedenen synthetischen Geothermalwässern im Labor erzielt wurden, lassen sich die folgenden Schlussfolgerungen ziehen:
• Die Anfälligkeit für Spaltkorrosion wurde als wichtigster Aspekt für die Werkstoffqualifizierung ermittelt.
• Der niedriglegierte Stahl 25CrMo4 zeigte bei niedrigem Salzgehalt in MB-Geothermalwasser eine gleichmäßige Korrosion unterhalb der akzeptierten Schwelle von 0,3 mm/Jahr. Daher kann er als geeignet für geothermische Bedingungen mit niedrigem Salzgehalt angesehen werden, wie sie für MB getestet wurden. Es besteht keine Notwendigkeit, auf höherlegierte (teurere) Werkstoffe auszuweichen. Ein niedrigerer pH-Wert (wie bei LHD) führt zu Korrosionsraten oberhalb der akzeptablen Grenzwerte, so dass die niedriglegierten Werkstoffe nicht für Flüssigkeiten mit niedrigem pH-Wert geeignet sind.
• Stark salzhaltige Geothermalwässer erfordern höherlegierte Werkstoffe, da die Korrosionsrate von niedriglegiertem Stahl zu hoch ist.
• Der Duplexstahl X2CrNiMo22-5-3 und der Superduplexstahl X2CrNiMoCuWN25-7-4 wurden aufgrund ihrer kritischen Anfälligkeit für örtliche Korrosion in Form von Loch- und Spaltkorrosion unter Betriebsbedingungen nicht als geeignet für geothermische Anwendungen in Geothermalwässern mit einer mit NDB und ORG vergleichbaren Zusammensetzung angesehen.
• Der superaustenitische Stahl X1CrNiMoCu32-28-7 eignet sich für ORG und salzarme Wässer. In NDB-Geothermalwasser wurde er bei 100 °C als geeignet angesehen. Jedoch schränkt seine Anfälligkeit für Spaltkorrosion seine Anwendbarkeit ein. Neben seiner guten Korrosionsbeständigkeit ist sein Repassivierungsverhalten für seine begrenzte Anwendbarkeit in Geothermalwässern mit niedrigem pH-Wert verantwortlich.
• Die Nickelbasislegierung NiCr23Mo16Al wurde als geeignet erachtet und stellt eine sichere Option für den Einsatz in geothermischen Anlagen dar, selbst wenn mit stark salzhaltigem Geothermalwasser gearbeitet wird.
KW - Geothermie
KW - Korrosion
KW - Legierungen
KW - Anlagensicherheit
PY - 2024
SN - 0016-4232
VL - 2024
IS - 2
SP - 240
EP - 243
PB - Eugen G. Leuze Verlag
CY - Bad Saulgau
AN - OPUS4-59996
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Bäßler, Ralph
T1 - Wechselwirkungen in Geothermieanlagen - nicht nur ein Beständigkeitsaspekt
N2 - Um Konstrukteuren und Nutzern geothermischer Anlagen grundlegende Informationen über die Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung zu stellen, wurden verschiedene metallische Werkstoffe, darunter nichtrostende Duplex- und austenitische Stähle sowie eine Nickellegierung, in künstlichen Geothermalwässern bewertet, die die Bedingungen an verschiedenen Standorten mit geothermischem Potenzial simulieren.
Mit Hilfe von elektrochemischen und Langzeittests wurde die Eignung verschiedener metallener Werkstoffe mittels kritischer Potentiale und Korrosionsraten untersucht.
In hochsalinaren Umgebungen erwies sich Spaltkorrosion als der entscheidende Mechanismus. Die Nickelbasislegierung zeigt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Lochkorrosion. Abgesehen von ihren hohen Kosten eignet sie sich sehr gut für den Bau von Geothermieanlagen mit stark salzhaltigen Fluiden. Rostfreie Stähle und Duplexstähle weisen eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion auf. Daher sind sie für stark salzhaltige Fluide nicht geeignet. Der Superaustenit zeigt ein temperaturabhängiges Verhalten. In nichtsalinaren Umgebungen könnten niedrig legierte Stähle (neben den höher legierten Werkstoffen) als Konstruktionsmaterial für Geothermieanlagen eingesetzt werden, sofern eine ausreichende Wandstärke des Materials berücksichtigt wird.
Neben Korrosionsaspekten erwies sich auch die Ausfällung von Fluidbestandteilen als interessantes Thema. Beim Betrieb der Forschungsanlage in Groß Schönebeck wurden Kupfer- und Bleieffekte im Bohrloch festgestellt. Die auftretenden Mechanismen und Maßnahmen zur Verhinderung von Ausfällungen und Abscheidungen wurden ebenso untersucht, wie deren mögliche Einflüsse auf die Korrosionsbeständigkeit metallener Werkstoffe für Anlagenkomponenten.
Der Vortrag beschreibt die Wechselwirkungen zwischen Geothermalwässern und Ausrüstungs-komponenten.
T2 - Geothermiekongress 2024
CY - Potsdam, Germany
DA - 22.10.2024
KW - Örtliche Korrosion
KW - Edelstahl
KW - Geothermie
KW - Ni-Legierung
KW - Abscheidung
PY - 2024
AN - OPUS4-61441
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Bäßler, Ralph
T1 - Materials interactions in geothermal plants – not just an aspect of durability
N2 - High alloyed corrosion resistant alloys are suitable for high saline geothermal fluids and do not cause copper or lead deposition. They shall be chosen for future design of the piping system, either in massive or in cladded form, if crevices formation with non-metallic materials can be prevented! Otherwise Ni-based alloys or Ti shall be selected.
T2 - IFPEN Webinar "Corrosion in geothermal energy production"
CY - Online meeting
DA - 26.06.2025
KW - Corrosion
KW - Geothermal
KW - Electrochemistry
PY - 2025
AN - OPUS4-63528
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Bäßler, Ralph
T1 - Metallene Werkstoffe in Geothermieanlagen - nicht nur aus Sicht der Korrosion
N2 - Um Konstrukteuren und Nutzern geothermischer Anlagen grundlegende Informationen über die Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung zu stellen, wurden verschiedene metallene Werkstoffe, darunter nichtrostende Duplex- und austenitische Stähle sowie eine Nickellegierung, in künstlichen Geothermalwässern, die die Bedingungen an verschiedenen Standorten mit geothermischem Potenzial simulieren, mit Hilfe von elektrochemischen und Langzeittests hinsichtlich ihrer Eignung bewertet.
In hochsalinaren Umgebungen erwies sich Spaltkorrosion als der entscheidende Mechanismus. Die Nickellegierung zeigt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Lochkorrosion. Abgesehen von ihren hohen Kosten eignet sie sich sehr gut für den Bau von Geothermieanlagen mit stark salzhaltigen Fluiden. Rostfreie Stähle und Duplexstähle weisen eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion auf. Daher sind sie für stark salzhaltige Fluide nicht geeignet. Der Superaustenit zeigt ein temperaturabhängiges Verhalten. In nichtsalinaren Umgebungen könnten niedriglegierte Stähle (neben den höherlegierten Werkstoffen) als Konstruktionsmaterial für Geothermieanlagen eingesetzt werden, sofern eine ausreichende Wandstärke des Materials berücksichtigt wird.
Neben Korrosionsaspekten erwies sich auch die Ausfällung von Fluidbestandteilen als interessantes Thema. Beim Betrieb der Forschungsanlage in Groß Schönebeck wurden Kupfer- und Bleieffekte im Bohrloch festgestellt. Die auftretenden Mechanismen und Maßnahmen zur Verhinderung von Ausfällungen und Abscheidungen wurden ebenso untersucht, wie deren mögliche Einflüsse auf die Korrosionsbeständigkeit metallener Werkstoffe für Anlagenkomponenten.
Der Beitrag beschreibt die Wechselwirkungen zwischen Geothermalwässern und Ausrüstungskomponenten.
T2 - 57. Kraftwerktechnisches Kolloquium
CY - Dresden, Germany
DA - 07.10.2025
KW - Örtliche Korrosion
KW - Edelstahl
KW - Ni-Legierungen
KW - Geothermie
KW - Abscheidung
PY - 2025
AN - OPUS4-64323
LA - deu
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Bäßler, Ralph
T1 - Metallic Materials for Geothermal Applications
N2 - The aim of the work presented was the evaluation of corrosion resistance
of various materials in geothermal Waters as a base to create a catalogue of suitable materials for applications in (not only) German geothermal power plants.
Users shall be enabled to have a basis for designing such facilities. High alloyed corrosion resistant alloys are suitable and do not cause copper or lead deposition. They shall be chosen for future design of the piping system, either in massive or in cladded form, if crevices formation with non-metallic materials can be prevented!
T2 - IFPEN-Workshop: Corrosion in Low-Carbon Energies
CY - Online meeting
DA - 03.11.2020
KW - Geothermal
KW - Corrosion
KW - Saline brine
PY - 2020
AN - OPUS4-51511
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - JOUR
A1 - Bustos, Jenna
A1 - Shohel, Mohammad
A1 - Guilherme Buzanich, Ana
A1 - Zakharov, Lev
A1 - Buils, Jordi
A1 - Segado‐Centellas, Mireia
A1 - Bo, Carles
A1 - Nyman, May
T1 - Technetium and Rhenium Auto‐reduction, Polymerization and Lability towards Group VII Polyoxometalate Chemistry
N2 - AbstractGroup VII Tc and Re have long been studied to develop both radiopharmaceuticals and technologies for nuclear materials management. Fundamental research has targeted understanding this periodic table crossroads where polyoxometalates meets metal‐metal bonded complexes. Here we have isolated green hygroscopic and metastable crystals of (ReVI,oct)2(ReVII,tet)2(OH)2(O)12⋅H2O (ReVI,VII‐green, tet=tetrahedral, oct=octahedral), determined by single‐crystal x‐ray diffraction. In addition to color, Re‐L1 X‐ray absorption near‐edge spectroscopy confirms the reduced oxidation state. ReVI,VII‐green provides the first demonstration of Re autoreduction, long‐observed for Mn and Tc. We also isolated and structurally characterized [Tc4O4(H2O)2(ReO4)14]2− (Tc4Re14) polyanion crystals that contain Tc(V) and Re(VII), consistent with greater stability of reduced Tc compared to reduced Re. Small angle X‐ray scattering of both compounds and prior‐reported polyanion [Tc4O4(H2O)2(TcO4)14]4− (Tc20) dissolved in acetonitrile indicated a qualitative lability order of oxo‐linkages of Re‐O−Re Re‐O−Tc Tc‐O−Tc, and lability of Tc20 was also probed by 99Tc nuclear magnetic resonance spectroscopy. Computation provided insight into 99Tc chemical shifts as well as lability. Based on both reducibility and solution phase dynamics of polynuclear compounds investigated here, Re is an imperfect surrogate for Tc, and further expansion of group VII polyoxometalate chemistry seems promising.
KW - XANES
KW - Polyoxometalate
KW - Technetium
PY - 2025
DO - https://doi.org/10.1002/chem.202404144
SN - 0947-6539
VL - 31
IS - 21
SP - 1
EP - 7
PB - Wiley-VCH Verl.
AN - OPUS4-65491
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Bustamante Pineda, Joana Cecibel
A1 - George, Janine
T1 - Sulfide-Argyrodites: Thermal properties within the QHA
N2 - Argyrodite-type materials have lately sparked a lot of research interest due to their thermoelectric properties. One promising candidate is canfieldite (Ag8SnS6), which has a Pna21 orthorhombic crystal structure at room temperature (RT). Recently, experimentalists have found a new low-temperature (LT) phase transition of canfieldite at 120K. Therefore, we investigate structural, vibrational and thermodynamic properties of Ag8SnS6 at room- and low-temperature employing density-functional theory (DFT) and lattice dynamics computations. Thermal properties calculations were based on the quasi-harmonic approximation (QHA) as implemented in phonopy. We achieve good agreement with experiments. Lattice parameters were overestimated by 2%, and thermal properties such as the constant-pressure heat capacity Cp are very close to experimental measurements. Our simulations also reveal a possible new phase transition at around 312 K. Furthermore, we compared RT and LT Ag8SnS6 Grüneisen parameters with some argyrodites analogues, Ag8TQ6 (T = Si, Ge, Ti and Sn; Q = S, Se), finding a relationship between the anharmonicity and low thermal conductivity.
T2 - SALSA Make and Measure Conference
CY - Berlin, Germany
DA - 13.09.2023
KW - Thermoelectric materials
KW - DFT
KW - QHA
KW - Grüneisen parameter
PY - 2023
AN - OPUS4-58368
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Bustamante Pineda, Joana Cecibel
T1 - Lattice thermal conductivity on argyrodite compounds Ag8TS6 (T= Si, Ge and Sn): Experimental and full ab initio approach
N2 - Thermoelectric materials offer a promising solution for energy conservation and environmental protection by addressing the significant heat waste in energy production. These innovative materials have the ability to directly convert heat into electricity and vice versa. Here, we have studied the family of Ag8TS6 (T= Sn, Ge, S) by combining experimental and theoretical approaches. We investigated their structural, vibrational and thermodynamic properties employing the Local Orbital Basis Suite Towards Electronic-Structure Reconstruction (LOBSTER), density-functional theory (DFT) and lattice dynamics computations included in the automated workflows in atomate2 software.
These structures exhibit lower group and sound velocities, along with higher Grüneisen parameters, primarily influenced by the vibrations of Ag⁺ ions due to their low bonding interaction. Based on a newly introduced two-channel lattice dynamics model[4] including lifetimes stated from Grüneisen parameters (similar to the approach in the Slack model), we were also able to successfully model lattice thermal conductivity and compare these results with experimental measurements.
Finally, a bonding analysis of all studied compounds was carried out, indicating a similar bonding situation in all our structures. By using bonding analysis and our model for the lattice thermal conductivity calculations, we demonstrate that the bond heterogeneity found in Ag8SnS6, Ag8GeS6, and Ag8SiS6 is closely connected to its low thermal conductivity, dominated mainly by heat transport via a diffusive exchange of thermal energy between phonon modes (diffusons).
T2 - XLVIII International Congress of Theoretical Chemists of Latin Expression
CY - Cartagena, Colombia
DA - 14.07.2025
KW - Grüneisen parameter
KW - LOBSTER
KW - DFT
KW - QHA
PY - 2025
AN - OPUS4-63818
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - GEN
A1 - Bustamante, Joana
A1 - Naik, Aakash
A1 - Ueltzen, Katharina
A1 - George, Janine
A1 - Ertural, Christina
T1 - Thermal Transport in Ag8TS6 (T= Si, Ge, Sn) Argyrodites: An Integrated Experimental, Quantum-Chemical, and Computational Modelling Study. DFT-part
N2 - This repository contains computational data supporting the manuscript titled *“Thermal Transport in Ag8TS6 (T= Si, Ge, Sn) Argyrodites: An Integrated Experimental, Quantum-Chemical, and Computational Modelling Study”* It includes raw data for vibrational properties, elastic properties and Bonding analysis.
KW - DFT
KW - QHA
KW - Lattice thermal conductivity
KW - Grüneisen parameter
PY - 2025
DO - https://doi.org/10.5281/zenodo.17399975
PB - Zenodo
CY - Geneva
AN - OPUS4-64671
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -
TY - CONF
A1 - Bustamante, Joana
A1 - Naik, Aakash
A1 - Ueltzen, Katharina
A1 - Ertural, Christina
A1 - George, Janine
T1 - Thermodynamic and Thermoelectric Properties of the Canfieldite, (Ag8SnS6 ), in the Quasi-Harmonic Approximation
N2 - Argyrodite-type materials have lately sparked a lot of research interest due to their thermoelectric properties. One promising candidate is canfieldite (Ag8SnS6), which has a Pna21 orthorhombic crystal structure at room temperature (RT). Recently, Slade group found a new low-temperature (LT) phase transition of canfieldite at 120K. Therefore, we investigate structural, vibrational and thermodynamic properties of Ag8SnS6 at room- and low-temperature employing density-functional theory (DFT) and lattice dynamics computations. Thermal properties calculations were based on the quasi-harmonic approximation (QHA) as implemented in phonopy. We achieve good agreement with experiments. Lattice parameters were overestimated by 2%, and thermal properties such as the constant-pressure heat capacity Cp are very close to experimental measurements. Our simulations also reveal a possible new phase transition at around 312 K. Furthermore, we compared RT and LT Ag8SnS6 Grüneisen parameters with some argyrodites analogues, Ag8TS6 (T = Si, Ge, Ti and Sn), finding a relationship between the anharmonicity and low thermal conductivity.
T2 - TDEP Summer School 2023 (TDEP2023: Finite-temperature and anharmonic response properties of solids in theory and practice)
CY - Linköping, Sweden
DA - 20.08.2023
KW - Thermoelectric materials
KW - DFT
KW - QHA
KW - Grüneisen parameter
PY - 2023
AN - OPUS4-58147
LA - eng
AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany
ER -