TY - JOUR A1 - Schlick-Hasper, Eva A1 - Bethke, John T1 - Fließeigenschaften fester Gefahrgüter vor dem Hintergrund der Sicherheit beim Gefahrguttransport in Gefahrgutverpackungen - Teil 2: Vergleichende Schüttwinkeluntersuchungen N2 - In den deutschen Zulassungen für Gefahrgutverpackungen muss der minimale Schüttwinkel angegeben werden, für den die Verpackung verwendet werden darf. Dieser fungiert als Maß für die Fließeigenschaften pulverförmiger oder körniger Stoffe und ist wichtig für die Sicherheit beim Gefahrguttransport. In den Prüfstellen existiert jedoch eine Reihe von Messmethoden für diese Kenngröße. In der Vergangenheit war hierbei unklar, welche dieser Methoden für welche Prüffüllgüter prinzipiell geeignet sind. Die BAM nahm dies zum Anlass, die gebräuchlichen Messmethoden systematisch zu untersuchen. Dieser Artikel gibt einen Gesamtüberblick über die Ergebnisse und stellt die Schlussfolgerungen für die Prüfpraxis in den anerkannten Prüfstellen für Gefahrgutverpackungen dar. KW - Schüttwinkel KW - Gefahrgut KW - Fließeigenschaften PY - 2024 SN - 2191-007 VL - 14 IS - 09-10 SP - 19 EP - 24 PB - VDI Fachmedien GmbH und Co. KG CY - Düsseldorf AN - OPUS4-60986 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schlick-Hasper, Eva A1 - Bethke, John T1 - Fließeigenschaften fester Gefahrgüter vor dem Hintergrund der Sicherheit beim Gefahrguttransport in Gefahrgutverpackungen - Teil 1: Einführung N2 - Die Fließeigenschaften fester Gefahrgüter spielen für die Sicherheit beim Gefahrguttransport eine wichtige Rolle. Diese haben einen Einfluss sowohl auf die mechanische Sicherheit der verwendeten Verpackung als auch auf die Freisetzung fester Substanzen unter normalen Beförderungsbedingungen aufgrund ungenügender Staubdichtheit. Bei festen Gefahrgütern kann es sich entweder um pulverförmige oder um körnige Stoffe handeln. Um der sicherheitsrelevanten Bedeutung der Fließeigenschaften fester Füllgüter Rechnung zu tragen, muss in den deutschen Zulassungen für Gefahrgutverpackungen der minimale Schüttwinkel angegeben werden, für welche die Verpackung verwendet werden darf. In der Praxis der Prüfstellen existiert jedoch eine Reihe von Messmethoden für diese Kenngröße. In der Vergangenheit war hierbei unklar, welche dieser Methoden für welche Prüffüllgüter prinzipiell geeignet sind. Es ist jedoch essenziell, die Vor- und Nachteile sowie die Grenzen der einzelnen Verfahren zu kennen. Dieser Artikel gibt eine Einführung in die Thematik und in experimentelle Untersuchungen, die in der BAM durchgeführt wurden, um eine Klärung herbeizuführen. Die Ergebnisse dieser Versuche werden in einem Folgeartikel vorgestellt. KW - Schüttwinkel KW - Gefahrgut KW - Fließeigenschaften PY - 2024 VL - 14 IS - 07-08 SP - 23 EP - 29 PB - VDI Fachmedien GmbH und Co. KG CY - Düsseldorf AN - OPUS4-60985 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lengas, Nikolaos T1 - Drop test simulation of packaging for dangerous goods: Investigation of appropriate drop height adjustment N2 - In the approval process of dangerous goods packagings, drop tests onto a flat, essentially unyielding surface are used to assess resistance against mechanical damage. International adopted regulations like ADR and RID define filling good dependent drop heights and filling degrees whilst the user needs to define the maximum gross mass to be tested and approved. Maximum packaging gross mass is defined conservatively and not reached in practice. To meet the defined gross mass in testing, using additives is permitted. However, in some cases, additives are not desirable due to packaging design or filling substance properties. This leads to deviations from the initial gross mass definition. Hence, a certain drop height adjustment is necessary to achieve the required impact loading. Laboratories frequently adjust drop height assuming a perfectly elastic collision which is inaccurate. Appropriate adjustment is not trivial due to energy conversion processes, e.g., plastic deformation. In this work, a test stand is developed for measuring the change in kinetic energy of different packaging designs and filling substances in regulative drop tests. The experimental results are used to validate finite-element (FE) models so that packaging properties can be varied in simulated drop test scenarios. The findings intend to describe the appropriate drop height adjustment of the respective packaging with same design but deviating gross mass to produce comparable mechanical response. The results are highly beneficial for testing laboratories, approval issuing authorities and packaging institutes confronted with the problem of testing packages with gross masses other than those to be approved. T2 - 24th IAPRI World Conference CY - Valencia, Spain DA - 17.06.2024 KW - Dangerous goods packagings KW - FEM KW - Drop test KW - Mechanical response PY - 2024 AN - OPUS4-60607 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lengas, Nikolaos A1 - Müller, Karsten A1 - Schlick‐Hasper, Eva A1 - Neitsch, Marcel A1 - Johann, Sergej A1 - Zehn, Manfred W. T1 - Drop Test Simulation of Packaging for Dangerous Goods: An Investigation of Appropriate Drop Height Adjustment in Case of Deviating Packaging Gross Mass N2 - In the approval process of dangerous goods packagings, drop tests onto a flat, essentially unyielding surface are used to assess resistance against mechanical damage. International adopted regulations like ADR and RID define filling good dependent drop heights and filling degrees whilst the user needs to define the maximum gross mass to be tested and approved. Maximum packaging gross mass is defined conservatively and not reached in practice. To meet the defined gross mass in testing, using additives is permitted. However, in some cases, additives are not desirable due to packaging design or filling substance properties. This leads to deviations from the initial gross mass definition. Hence, a certain drop height adjustment is necessary to achieve the required impact loading. Laboratories frequently adjust drop height assuming a perfectly elastic collision that is inaccurate. Appropriate adjustment is not trivial due to energy conversion processes, for example, plastic deformation. In this work, a test stand KW - Corrugated fibreboard box KW - Dangerous goods packagings KW - Drop test KW - Impact target KW - Mechanical response KW - Structural dynamics PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-614138 DO - https://doi.org/10.1002/pts.2858 SP - 1 EP - 18 PB - Wiley AN - OPUS4-61413 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böttcher, Nils T1 - Neue Brandlasten - neue Aufgaben für die Feuerwehr N2 - Die zunehmende Verbreitung von elektrischen Energiespeicher und Flüssiggasspeicher ermöglichen eine erfolgreiche Transition zu einer CO2 neutralen Energieversorgung. Allerdings bringen neue Energiespeicher mit hohen Energiedichten auch zusätzliche Herausforderungen für die Feuerwehr der Zukunft mit sich. Insbesondere Lithiumbatterien können bei falscher Handhabung zum thermischen Durchgehen führen. Dies kann katastrophale Auswirkungen mit sich bringen. Der Umstieg auf Wasserstoff als neuen Energieträger birgt ebenfalls zusätzliche Risiken und Unsicherheiten für die Einsatzkräfte. Daher ist die Lageeinschätzung und der möglichen Gefahren am Einsatzort für die Feuerwehrkräfte essenziell notwendig. T2 - Transfer on fire CY - Ludwigsfelde, Germany DA - 14.08.2024 KW - Lithiumbatterien KW - Sicherheit von Energieträgern KW - Gefahrguttransport PY - 2024 AN - OPUS4-61502 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eiben, Mario T1 - Sichere Beförderung von Batterien - Klassifizierung und Verpackung N2 - Die Präsentation gibt einen Überblick über die Aufgaben der BAM als zuständige Behörde im Gefahrgutbereich, insbesondere, was die Beförderung von Lithiumbatterien betrifft. Es wird ein Überblick über die erforderlichen Prüfungen für Gefahrgutverpackungen, die entsprechenden Bauarten (Verpackungen und Großverpackungen) inkl. UN-Kennzeichen gegeben und anschließend auf die Aufgaben im Bereich Lithiumbatterien eingegangen. Hierbei werden folgende Fragen beantwortet: 1. Welche Eintragungen (UN-Nummern) gibt es im Gefahrgutrecht? 2. Welche Prüfungen sind für Lithiumbatterien und -zellen erforderlich? 3. Welche Sondervorschriften und Verpackungsanweisungen gelten für intakte, gebrauchte und kritisch-defekte Lithiumbatterien? 4. Wie müssen die Versandstücke gekennzeichnet und bezettelt werden?). T2 - Lehrgang "Moderne elektrochemische Energiespeicher" der Bundeswehr CY - Mannheim, Germany DA - 16.09.2024 KW - Lithiumbatterien KW - Natrium-Ionen-Batterien KW - Gefahrgut KW - Verpackungen KW - Gesetzliche Aufgaben der BAM KW - Kritisch-defekte Batterien PY - 2024 AN - OPUS4-61587 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Böttcher, Nils T1 - Lithium-Ionen-Batterien: Aktuelles aus der Forschung Optimierungsmöglichkeiten beim Transport kritisch-defekter Batterien N2 - Durch den gekühlte Transport von kritisch defekten Lithium-Batterien können Zellen unterhalb ihrer initialen Reaktionstemperatur inert und ohne thermisches Durchgehen sicher transportiert werden. Allerdings kann das Auftauen von kritischen Zellen je nach Beständigkeit der Kurzschlusses dennoch zum thermischen Durchgehen führen. Zusätzlich sollte ein direkter Kontakt mit dem Kühlmedium sollte unterbunden werden, da dieses sonst in die Zellen eindringen kann. Anhand der vorgestellten Ergebnisse zeigt sich zudem keine allgemeingültige sichere Transporttemperatur. T2 - IAA Transportation CY - Hannover, Germany DA - 19.09.2024 KW - Thermal runaway KW - Low temperature KW - Lithium-ion batteries KW - Abuse testing PY - 2024 AN - OPUS4-62320 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jaeger, Carsten T1 - Umfassende Analyse von Leachables aus rezyklierten HDPE-Kanistern N2 - Weitestgehendes Recycling vorhandener Materialien und Produkte ist ein wesentlicher Bestandteil der Kreislaufwirtschaft. Verpackungen auf Kunststoffbasis, darunter Behälter für Lebensmittel und Getränke, aber auch für die Lagerung und den Transport von Chemikalien und Gefahrgütern, werden derzeit größtenteils aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Doch selbst für diese „kontaktempfindlichen“ Produkte besteht weiterhin das Ziel der Nachhaltigkeit durch den Einsatz von Recyclingmaterialien. Diese sehr aktuelle Diskussion findet derzeit im Rahmen der EU-Verpackungs- und Verpackungsabfallverordnung (PPWR) statt, die voraussichtlich noch in diesem Jahr abgeschlossen sein wird. Bei Verpackungen für den Transport gefährlicher Güter sind die Sicherheitseigenschaften der Behälter aus „neuen“ Materialien, einschließlich Polyethylen (PE), gut bekannt und werden im Rahmen ihrer Bauartzulassung getestet. Über ihre Gegenstücke aus Recyclingmaterialien ist jedoch weitaus weniger bekannt. Abgesehen von Materialschwächung kann der Eintrag von Rückständen in recycelte Kunststoffe zu einer Verunreinigung der Waren in der Verpackung führen. Um diese Lücke zu schließen, haben wir Kanister aus hochdichtem PE (HDPE) aus Post-Consumer-Abfällen auf die Freisetzung von Kunststoffzusätzen und Verunreinigungen untersucht. Mithilfe eines umfassenden, nicht zielgerichteten Ansatzes mit hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS) konnten wir je nach Art der gelagerten Chemikalie und Lagerdauer 895 verschiedene Komponenten detektieren. Die meisten Komponenten waren alleinig oder in wesentlich höherer Konzentration in recyceltem HDPE als in herkömmlichem HDPE nachzuweisen. 154 der Komponenten konnten identifiziert und auf ihre funktionale Verwendung hin analysiert werden. Interessanterweise ergab diese Analyse „Kosmetik“, „Duftstoffe“ und „Geschmacksstoffe“ als Hauptassoziationen neben bekannten und erwarteten Verwendungen im Bereich „Kunststoffe“. Dies deutete auf einen erheblichen Eintrag von Fremdverunreinigungen in das Produkt hin. Rezyklierte Kanister zeigten damit deutliche Nachteile im Vergleich zu herkömmlichen Kanistern. Eine detaillierte Bewertung der Ergebnisse im Hinblick auf die Materialsicherheit in diesem Produktsegment steht noch aus. T2 - Erfahrungsaustausch Verpackungen 2024 CY - Berlin, Germany DA - 17.09.2024 KW - Extractables & Leachables KW - Hochauflösende Massenspektrometrie KW - Nontarget-Analyse KW - Gefahrgutbehälter PY - 2024 AN - OPUS4-61057 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GOVDOC A1 - Schmidt, Anita T1 - Verfahren zur Erfüllung der zusätzlichen Prüfanforderungen für den Transport kritisch-defekter Lithiumbatterien N2 - Die BAM-Gefahrgutregel BAM-GGR 024 regelt das Verfahren zur Erfüllung der zusätzlichen Prüfanforderungen für den Transport kritisch-defekter Lithiumbatterien. Die BAM als zuständige Behörde für den Transport kritisch-defekter Lithiumbatterien in Deutschland hat dieses Verfahren nach ADR, RID und ADN SV 376 i.V. mit P911 und LP906 festgelegt. KW - Gefahrgutverpackungen KW - Gefahrguttransport PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-623368 UR - https://tes.bam.de/TES/Content/DE/Downloads/ggr-024.pdf?__blob=publicationFile VL - BAM-GGR 024 SP - 1 EP - 13 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin ET - Revision 1 AN - OPUS4-62336 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Duffner, Eric A1 - el Dsoki, Chalid A1 - John, Sebastian A1 - Schmidt, Anita A1 - Mair, Georg W. A1 - Loechner, Derek A1 - Drousch, Björn T1 - Sicherheitstechnische Bewertung thermischer Betriebsbelastung auf sicherheitskritische Ausrüstung am Beispiel von Composite-Atemluftflaschen und Lithiumbatterien N2 - Ziel des Vorhabens war es, den Einfluss der realen Temperaturbelastung auf Atemschutzflaschen und Lithiumbatterien in Funkgeräten (FG) im Löscheinsatz von Rettungskräften zu ermitteln und deren Auswirkung auf die Alterung und Lebensdauer sowie die potenziellen Gesundheitsgefahren bei deren Nutzung besser beurteilen zu können und Handlungshilfen abzuleiten. Im Rahmen dieses Vorhabens wurden zum einen unterschiedlich thermisch gealterte Composite-Atemluftflaschen systematisch hinsichtlich ihrer Restfestigkeiten untersucht. Zum anderen wurden Lithiumbatterien aus FG hinsichtlich der Einwirkung von kritischen Temperaturen untersucht, ab denen es zu einem thermischen Durchgehen der Batterien kommen kann. Für diese beiden wichtigen Komponenten, Lithiumbatterien und Composite-Atemluftflaschen, wurden kritische Temperatur-Zeit-Profile ermittelt, die Auswirkungen durch geeignete Methodiken untersucht und die sich ergebenden Gefährdungen für den Träger bewertet. Als Methodische Vorgehensweise wurden durch Realversuche die tatsächlichen und zuvor durch Literatur-recherche ermittelten Temperaturprofile verifiziert und auf deren Grundlage die Laborbelastungen abgeleitet. Um den Eigenschaften der aus Faserverbundwerkstoffen hergestellten Composite-Atemluftflaschen Rechnung zu tragen, wurden an zwei repräsentativen Baumustern unterschiedlicher Hersteller Stichprobengruppen unterschiedlicher thermischer Belastung ausgesetzt und hinsichtlich ihrer verbleibenden Restfestigkeitsabnahme geprüft und mit thermisch unbelasteten Baumustern verglichen. Neben den statischen Berstversuchen wurden auch kombinierte Alterungs- und Restfestigkeitsuntersuchungen an zyklisch belasteten Behältern durchgeführt. Die FG wurden thermisch sowohl statischen als auch zyklischen Belastungen ausgesetzt und mit Kapazitätsmessungen begleitet. Die statischen Versuche dienten dem Zweck, die maximale thermische Belastbarkeit der Akkus zu ermitteln, bei der noch kein Versagen auftritt. Bei den zyklischen Versuchen wurde der Temperaturverlauf bei Löscheinsätzen so nah wie möglich im Labor nachgestellt. Hierbei wurden die Akkus wiederholt einem Belastungsprofil mit konstanter Temperatur ausgesetzt und nach einigen Intervallen die Restkapazitäten am Akku gemessen und so die Degradation bestimmt. Als Fazit der im Rahmen dieses Vorhabens durchgeführten Untersuchungen an zwei repräsentativen Baumustern von Atemschutzflaschen kann gefolgert werden, dass die thermischen Belastungen abhängig vom Baumuster einen z.T. deutlichen Einfluss auf die Restfestigkeiten der Atemschutzflaschen haben. Höhere thermische Exposition ist, zumindest an den untersuchten Atemschutzflaschen, deutlich zu erkennen und die Flaschen können durch die zuständigen Gerätewarte leicht ausgesondert und ersetzt werden. Die thermischen Belastungen, wie sie im Rettungseinsatz auftreten, waren für die untersuchten Atemschutzflaschen und die Rettungskräfte nicht kritisch sind. Die langjährige Erfahrung etablierter Hersteller dürfte hier aber nicht ohne Einfluss sein. Es ist somit kein Grund erkennbar, von der Verwendung der leichteren Typ 4 Atemschutzflaschen abzuraten, wenn Atemschutzflaschen, die visuell erkennbare thermische Einwirkungen (Farbänderungen, Materialschmelzungen o.ä.) aufweisen, unmittelbar ersetzt werden. Die Ergebnisse an den FG zeigen, dass trotz hoher Temperaturen keine Selbstentzündung der Lithiumbatterien ausgelöst wird. Der Kapazitätsverlust der Batterien infolge der Belastung führt ebenfalls nicht zu einem Funktionsausfall. Es konnte gezeigt werden, dass die Kapazitätsbestimmung als zuverlässiges und geeignetes Kriterium für die Sicherheitsbewertung der Akkus herangezogen werden kann, wenn die Kapazitätsmessung bei gleichbleibenden Bedingungen (gleiche Raumtemperaturen, gleiche Messgeräte, etc.) stattfindet. Es wird empfohlen, die Akkus ab einer Restkapazität von unter 80% zu tauschen. Als schnelle und sehr einfache Überprüfung kann eine Sichtprüfung an den FG stattfinden. Die im Projekt verwendeten FG zeigten eine Verformung der Kunststoffhülle bei zu hohen Belastungen. N2 - The aim of the project was to determine the influence of the real temperature load on breathing apparatus cylinders and Lithium batteries in radio devices in firefighting operations by rescue services and to be able to better assess their effect on ageing and service life time as well as the potential health hazards and to derive guidelines for action. As part of this project, composite breathing air cylinders that had undergone different thermal ageing processes were systematically analysed with regard to their residual strength. as a second use case, lithium batteries used in radio devices were analysed with regard to the effect of critical temperatures above which thermal runaway of the batteries can occur. Critical temperature-time profiles were determined for these two important components, lithium batteries and composite breathing air cylinders, the effects for the user were analysed using suitable methods and the resulting hazards for the wearer were assessed. As a methodical approach, the actual temperature profiles previously determined by literature research were first verified in real tests and the laboratory loads were derived on this basis. In order to take into account the properties of composite breathing air cylinders made of fibre composites, sample groups were subjected to different thermal loads and examined with regard to their residual strength reduction and in comparison to thermally unloaded samples from two representative samples from different manufacturers. In addition to the static burst tests, combined ageing and residual strength tests were also carried out on cyclic loaded cylinders. The radio devices were subjected to both static and cyclic thermal loads with accompanying capacity measurements. The purpose of the static tests was to determine the maximum thermal load capacity of the batteries at which no failure occurs. In the cyclic tests, practical conditions were simulated as closely as possible in the laboratory. For this purpose, the batteries were repeatedly subjected to a load profile at a constant temperature and the residual capacity of the battery was measured after several intervals to determine the degradation. As a conclusion of the tests carried out on two representative types of breathing apparatus cylinders as part of this project, it can be concluded that the thermal loads have a sometimes significant influence on the residual strength of the breathing apparatus cylinders, depending on the type. Higher thermal exposure is clearly recognizable, at least on the breathing apparatus cylinders tested, and the cylinders can be easily remove and replaced by the responsible equipment maintainers. The thermal loads that occur during rescue operations were not critical for the tested breathing protection cylinders and the rescue teams. However, the many years of experience of established manufacturers should not be without influence here. There is therefore no reason to advise against the use of the lighter Type 4 breathing protection breathing apparatus cylinders if cylinders with visually recognizable thermal effects (color changes, material melting, etc.) are replaced immediately. The results on the radio devices showed that determination of the capacity can serve as a suitable criterion for the safety assessment for the batteries. The loss of capacity of the batteries as a result of the load also does not lead to a functional failure. The capacity determination can be used as a reliable and suitable criterion for the safety assessment of the batteries if the capacity measurement is carried out under constant conditions (same room temperatures, same measuring devices, etc.). It is recommended to replace the batteries when the remaining capacity is below 80%. A visual inspection of the radio devices can be carried out as a quick and very simple check. The radio devices used in the project showed deformation of the plastic casing when subjected to excessive loads. KW - Composite KW - Atemluftflaschen KW - Litiumbatterien KW - Funkgeräte KW - Thermische Belastung KW - Rettungskräfte KW - Feuerwehr KW - PSA KW - DGUV PY - 2024 UR - https://www.dguv.de/ifa/forschung/projektverzeichnis/ff-fp0462.jsp N1 - Abschlussbericht zum Vorhaben mit der Projekt-Nr. FF-FP 0462 (CoLiBri), Laufzeit 01.03.2021–29.02.2024, Bericht vom 15.04.2024 SP - 1 EP - 66 PB - Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) CY - Berlin AN - OPUS4-59877 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Naumann, Kathrin A1 - Tichter, Tim A1 - Nielsen, Rasmus S. A1 - Seger, Brian A1 - Hansen, Ole A1 - Chorkendorff, Ib A1 - Vesborg, Peter C. K. T1 - Protection Materials on III–V Semiconductors for Photoelectrochemical CO Reduction N2 - Tantalum oxide (TaOx) and amorphous titanium dioxide (TiO2) are employed as protection materials for commercial GaInP/GaAs/Ge triple-junction solar cells to facilitate the unbiased photoelectrochemical reduction of carbon monoxide on nanostructured copper particles. It has been found that a photoelectrode protected by a 150 nm-thick layer of TiO2, capped with 8 nm TaOx, and decorated with copper nanocubes in the size of 150 nm can successfully drive the photoelectrochemical conversion of carbon monoxide to ethylene. Implemented into a photoelectrochemical flow reactor, which continuously supplies the active interface with CO-saturated electrolyte, the device achieves a faradaic efficiency of 24% under AM1.5G conditions. Direct attachment of the copper nanocubes to a protection layer of TiO2 in the absence of TaOx results in a strong hydrogen evolution reaction (HER) and no CO reduction products are found. This unexpected loss in selectivity is studied via post-operando X-ray photoemission spectroscopy and ion-scattering spectroscopy. No modifications in the redox state of TiO2 orsigns of H intercalation are found, while the preferential redeposition of small Cu nanoparticles is considered possible. This increasein HER appears specific for TiO2, as additional, purely electroanalytical experiments using tantalum oxide or carbon as a support layer for Cu nanocubes can produce ethylene effectively. KW - Photoelectrochemistry KW - Carbon Monoxide Reduction KW - Protection Material KW - Multi‐junction KW - Copper Catalyst PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-618712 DO - https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.4c04782 SP - 1 EP - 10 PB - American Chemical Society (ACS) AN - OPUS4-61871 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Prenner, Stefanie A1 - Part, Florian A1 - Jandric, Aleksander A1 - Bordes, Arnaud A1 - Leonhardt, Robert A1 - Jung-Waclik, Sabine A1 - Huber-Humer, Marion ED - Djebali, Ridha T1 - Enabling Circular Business Models: Preconditions and Key Performance Indicators for the Market Launch of Repurposed Second‐Life Lithium‐Ion Batteries From Electric Vehicles N2 - With the rise of electric vehicles (EVs) and thus lithium‐ion batteries (LIBs), the number of end‐of‐life (EoL) LIBs after their first life in EVs is about to increase significantly. These end‐of‐first‐life (EoFL) EV LIBs still have sufficient energy density for less‐demanding second‐life applications like stationary battery energy storage systems (BESSs) or mobile applications (e.g., forklifts, tools). Repurposing EoFL EV LIBs extends their lifespan, offering sustainability benefits and supporting several United Nations (UN) Sustainable Development Goals (SDGs). However, prevailing market entry barriers, such as high repurposing costs, little information on battery history and aging, or lacking performance indicators, hinder the widespread implementation of second‐life applications. Thus, this study aims to identify preconditions for considering and selecting useful EoFL LIBs and to determine key performance indicators (KPIs) to minimize economic risks for a successful second‐life market launch. KPIs were rated according to importance using a Likert scale, and reference values were introduced. A mixed‐methods approach, using expert interviews, an exploratory workshop, and an online survey, was applied. Twelve important preconditions were identified, with the “availability of information on battery specification” and “compliance with standards and regulations” considered very important. In addition, 12 KPIs were derived, covering six economic, three environmental, and three technical and safety‐related indicators. The KPIs “state of safety (SoS)” and “resource savings (Rsav)” were rated as highly important. Overall, the findings provide performance measurement guidance for repurposing companies, facilitating the market launch and adoption of second‐life applications. Future research can build on these results and investigate variations among different battery types, ultimately promoting a circular economy. KW - Lithium-Ion battery KW - Key performance indicators KW - Circular economy KW - Electric vehicle KW - Sustainability PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-619167 DO - https://doi.org/10.1155/er/8331870 SP - 1 EP - 19 PB - Wiley AN - OPUS4-61916 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Rechtliche Grundlagen und Entwicklungen im Bereich des Transports von Lithiumbatterien N2 - Als zuständige Behörde im Bereich des Transports von Lithiumbatterien und Ressortforschungsanstalt ist die BAM sowohl an der Rechtsfortentwicklung beteiligt als auch an der hierfür benötigten Forschung. Aktuelle Themen, Forschungsprojekte und deren Ergebnisse werden vorgestellt. T2 - 1. Fachkonferenz Transport von Lithiumbatterien CY - Munich, Germany DA - 12.07.2024 KW - LIthiumbatterien PY - 2024 AN - OPUS4-62329 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Prenner, Stefanie A1 - Part, Florian A1 - Jung-Waclik, Sabine A1 - Bordes, Arnaud A1 - Leonhardt, Robert A1 - Jandric, Aleksander A1 - Schmidt, Anita A1 - Huber-Humer, Marion T1 - Barriers and framework conditions for the market entry of second-life lithium-ion batteries from electric vehicles N2 - Transition to circular economy for lithium-ion batteries used in electric vehicles requires integrating multiple stages of the value cycle. However, strategies aimed at extending the lifetime of batteries are not yet sufficiently considered within the European battery industry, particularly regarding repurposing. Using second-life lithium-ion batteries (SLBs) before subsequent recycling can offer several advantages, such as the development of sustainable business models, the reduction of emissions, and alignment with UN Sustainable Development Goals 7, 12, and 13. Using expert and problem-centred interviews along with an exploratory workshop, this study guides stakeholders in the battery sector by illustrating the necessary changes for a more holistic circular economy. Moreover, an extended political, economic, social, technological, environmental, legal, and additionally safety-related (PESSTEL) analysis approach is carried out, which has not yet been used in this context. In this process, barriers, as well as necessary institutional framework conditions and organisational requirements for a successful market entry of SLB applications are investigated. Among others, key barriers relate to the competition with first-life applications and safety concerns. SLBs require high manual labour costs for repurposing, along with expenses for expired warranties and re-certifications. Ownership structures in traditional business models often result in SLBs and their corresponding usage data staying under the control of the manufacturers. Market viability, however, requires a level playing field for both first-life and second-life operators as well as circular battery and data-sharing business models. Gathering data on the ageing performance and performing improved safety testing according to test protocols facilitates the reliable assessment of SLBs. KW - Electric vehicle KW - Circular economy KW - Market entry barrier KW - Repurposing KW - Second-life lithium-ion battery KW - Second-life battery energy storage system PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-614543 DO - https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e37423 VL - 10 IS - 18 SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-61454 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tichter, Tim A1 - Tichter, Alex A1 - Andrae, Dirk A1 - Roth, Christina T1 - Simulating cyclic voltammetry at rough electrodes by the digital-simulation–deconvolution–convolution algorithm N2 - The influence of electrode roughness on diffusional cyclic voltammetry (CV) is investigated from a theoretical perspective. For this purpose, the digital-simulation–deconvolution–convolution (DSDC) algorithm, initially developed for the simulation of CV at porous electrodes, is subjected to three substantial modifications. First, by employing adaptive numerical resolution and sample volumina, the computational demand of the digital simulation (DS) step is reduced significantly. Second, by modifying the Douglas–Gunn algorithm of the DS-step to operate on an arbitrarily incremented spatial grid perpendicular to the macroscopically planar electrode surface, the bulk of the fluid can be treated with an exponentially increasing spatial discretization which uses computational power even more efficiently. The third modification is an optimization of the computationally demanding deconvolution step which is used to extract the mass-transfer function from the data computed in the DS-step. This, initially recursive procedure, is replaced by a three-step sequence consisting of (I) a numerical Laplace transformation (NLT) on an exponentially expanding time-grid, (II) a Laplace-domain integration (LDI) and finally (III) a numerical inversion of Laplace transformation (NILT) using the Gaver–Stehfest (GS) inversion formula. Based on this novel strategy for CV simulation, the effects of electrode roughness are thoroughly investigated. It is demonstrated that for an ideally reversible reaction the effects of electrode roughness on the CV response are insignificant at common experimental timescales. In contrast, for scenarios with electrochemically quasi-reversible (or irreversible) kinetics, the apparent rate constants are allegedly upscaled by the area ratio 𝜓 = 𝐴rough∕𝐴planar . This manifests in a lower peak-to-peak separation without a distortion of the shape of the voltammetric profile. This behavior is finally explained in a quantitative manner in terms of convolution-sums and mass-transfer functions which ultimately puts the parameter electrode roughness into the semianalytical framework of convolutive modeling. KW - Rough electrodes KW - Electrode kinetics and Peak-to-Peak separation KW - Vanadium redox-flow batteries KW - Convolutive modeling KW - Digital-simulation KW - Numerical inversion of Laplace transformation KW - Gaver–Stehfest inversion formula PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-614620 DO - https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.145175 VL - 508 SP - 1 EP - 17 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-61462 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Neues Klassifizierungssystem N2 - Das neue Klassifizierungssystem für Lithiumbatterien nach Gefährlichkeit wird auch große Auswirkungen hinsichtlich der Verpackungsvorschriften haben. Worauf sich Hersteller und Anwender im Gefahrguttransport schon jetzt einstellen können, wird vorgestellt. Weiterhin werden hierzu die Forschungsergebnisse der BAM vorgestellt. T2 - BAM Erfa Verpackungen CY - Berlin, Germany DA - 17.09.2024 KW - Lithiumbatterien KW - Gefahrguttransport PY - 2024 AN - OPUS4-62333 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Lithiumbatterien im Seeschiffsverkehr: lassen sich zukünftig Brände verhindern? N2 - Ausgehend von der Vielzahl an Bränden im Seeverkehr, die Lithiumbatteriebränden zugeschrieben werden, wird betrachtet, wie ein sichererer Transport von Lithiumbatterien im Seeverkehr erfolgen kann und inwiefern die BAM durch Ihre Mitarbeit in der Regelwerksentwicklung und Forschung dazu beiträgt. T2 - KLIB Mitgliederforum CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 19.03.2024 KW - Lithiumbatterien KW - Gefahrguttransport KW - Seeverkehr KW - Sicherheit PY - 2024 AN - OPUS4-62324 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tichter, Tim T1 - Simulating diffusional cyclic voltammetry at rough electrodes by means of the DSDC algorithm N2 - Electrode roughness is an exceptionally important, yet oftentimes overlooked factor in electrokinetic analysis and catalyst research. Essentially any electroanalytical experiment involving an electrode with a surface which is not perfectly smooth will be subjected to more or less severe effects of roughness. This includes any circumstance where electrodes are decorated with micro- or nanoparticles and is therefore relevant for a plethora of experimental scenarios. Since the roughness-related gain in surface area scales the reaction rate – and thus the current – it is an inherently non-straightforward task to assess intrinsic electrode kinetics from experimental data of rough structures. In other words, a significant overestimation of kinetic constants may arise when rough electrodes are employed and kinetics are analyzed under the assumption of perfectly planar surfaces. For this reason, it is fundamentally interesting to approach electrode roughness from a purely theoretical point of view, since surface roughness and kinetics can be tuned in a deliberate manner for separating their individual contributions. In this study, we propose a strategy for the simulation of the most common electroanalytical technique – cyclic voltammetry – at mesoscopically rough surfaces. For this purpose, our previously introduced digital simulation - deconvolution - convolution (DSDC) algorithm [1] is employed. By modifying, the Douglas--Gunn algorithm, which is used in the digital simulation step to operate on an arbitrarily incremented spatial grid, a high numerical resolution near the electrode/electrolyte boundary and a larger spatial discretization in the bulk of the electrolyte can be used. This provides a fine resolution of artifacts of surface roughness and efficiently utilizes computational power. As a consequence, simulations can be performed on real-space data of rough electrodes which is obtained from atomic force microscopy (AFM). It is demonstrated that for an ideally reversible reaction the effects of electrode roughness on the CV response are insignificant. In contrast, for practically relevant scenarios with electrochemically irreversible or quasi-reversible kinetics, the apparent rate constants are allegedly upscaled by the area-ratio Arough/Aplanar up to a certain threshold. Qualitatively, this manifests in a lower peak-to-peak separation without a distortion of the shape of the voltammetric profile. As soon as the surface profile becomes much deeper than wide, a distortion of the CV response occurs which is associated with an increasingly finite diffusion domain. This behavior is finally explained in terms of convolution-sums and mass-transfer functions and provides a quantitative interpretation of roughness effects. T2 - Electrochemistry 2024 CY - Braunschweig, Germany DA - 16.09.2024 KW - Rough electrodes KW - Convolutive Modeling KW - Digital Simulation KW - Cyclic voltammetry KW - Redox-Flow Batteries PY - 2024 AN - OPUS4-62308 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tichter, Tim T1 - Frühwarnsystem für EV-Batterien: Prädiktion des Thermischen Durchgehens von Lithium-Ionen-Speichern N2 - Kritisch defekte Lithium-Ionen Batterien bergen ein signifikantes Gefährdungspotenzial, da die Möglichkeit eines so genannten thermischen Durchgehens (TD) besteht. Dabei handelt es sich um eine autoamplifizierende Reaktion, welche zu einer unkontrollierten Erwärmung mit Rauch- und Flammenerscheinung oder gar einer Explosion führt. Insbesondere bei großen Batterien mit einer Kapazität von über 100 kWh, stellt ein TD ein sehr großes Schadensereignis dar. Folglich gilt es, dieses Ereignis strikt zu vermeiden. Im Rahmen der Präsentation werden aktuelle Arbeiten der BAM im Bereich der TD-Früherkennung vorgestellt. T2 - Gefahrguttag 2024 CY - Hannover, Germany DA - 19.09.2024 KW - Thermisches Durchgehen KW - Lithium-Ionen Batterien KW - Automotive Anwendungen PY - 2024 AN - OPUS4-62309 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Natrium-Ionen Batterien N2 - Der Bedarf an Forschung der Bundesoberbehörden zu Natrium-Batterien als neues Thema wurde identifiziert. Hier kann die BAM jedoch bereits zahlreiche Untersuchungen im Rahmen des BAM-internen Projekts "SIB-Links" vorweisen. T2 - BoB Bundes-Oberbehörden CY - Online meeting DA - 10.06.2024 KW - Natrium-Ionen Batterien PY - 2024 AN - OPUS4-62325 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -