TY - CONF A1 - Winckelmann, Alexander A1 - Hoffmann, V. A1 - Morcillo, Dalia A1 - Agudo Jacome, Leonardo A1 - Leonhardt, Robert A1 - Richter, Silke A1 - Recknagel, Sebastian A1 - Abad Andrade, Carlos Enrique T1 - Investigation of degradation of the aluminum current collector in lithium-ion batteries by glow-discharge optical emission spectroscopy N2 - Lithium-ion batteries (LIBs) are one technology to overcome the challenges of climate and energy crisis. They are widely used in electric vehicles, consumer electronics, or as storage for renewable energy sources. However, despite innovations in batteries' components like cathode and anode materials, separators, and electrolytes, the aging mechanism related to metallic aluminum current collector degradation causes a significant drop in their performance and prevents the durable use of LIBs.[1] Glow-discharge optical emission spectroscopy (GD-OES) is a powerful method for depth-profiling of batteries' electrode materials. This work investigates aging-induced aluminum deposition on commercial lithium cobalt oxide (LCO) batteries' cathodes. The results illustrate the depth-resolved elemental distribution from the cathode surface to the current collector. An accumulation of aluminum is found on the cathode surface by GD-OES, consistent with results from energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) combined with focused ion beam (FIB) cutting. In comparison to FIB-EDX, GD-OES allows a fast and manageable depth-profiling. Results from different positions on an aged cathode indicate an inhomogeneous aluminum film growth on the surface. The conclusions from these experiments can lead to a better understanding of the degradation of the aluminum current collector, thus leading to higher lifetimes of LIBs. T2 - European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry (EWCPS 2023) CY - Ljubljana, Slovenia DA - 29.01.2023 KW - Lithium-ion batteries KW - Aging mechanisms KW - Depth-profiling PY - 2023 AN - OPUS4-56992 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kratzig, Andreas A1 - Bettge, Dirk A1 - Peetz, Andreas A1 - Kranzmann, Axel T1 - Interaction of Reactive Components in CO2 Streams with Transport Pipeline Steel X70 N2 - In context of CLUSTER project, impacts of impurities (SO2, NO2, O2, CO, H2S, H2, N2, Ar and H2O) in CO2 streams captured from different sources in a regional cluster on transport, injection and storage were investigated. Corrosion studies of oxidizing, reductive or mixed atmospheres towards transport pipeline steel X70 were carried out applying high pressure (10 MPa) at low temperatures (278 K or 313 K). T2 - GHGT-14 Conference CY - Melbourne, Australia DA - 22.10.2018 KW - Carbon capture KW - CCS KW - Carbon dioxide KW - Corrosion PY - 2018 AN - OPUS4-47017 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Falk, Florian A1 - Menneken, Martina A1 - Stephan-Scherb, Christiane T1 - Early oxidation and sulfidation of high temperature model alloys: An EDXRD in situ study N2 - The fundamental impact of sulfur and water on corrosion rates and potential failure of the exposed material is well known. However, the access to the related corrosion mechanism causing material degradation is often a problem to solve. This study investigates the effect of SO2 and water vapor in the initial stages of corrosion of an Fe9Cr0.5Mn model alloy at 650 °C in situ. The analysis was carried out under laboratory conditions using energy-dispersive X-ray diffraction (EDXRD). T2 - Dechema EFC Workshop CY - Frankfurt am Main, Germany DA - 26.09.2018 KW - Sulfidation KW - Model alloy KW - Oxidation PY - 2018 AN - OPUS4-46134 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Röhsler, Andreas A1 - Sobol, Oded A1 - Nolze, Gert A1 - Unger, Wolfgang A1 - Böllinghaus, Thomas T1 - In-situ observation of the hydrogen behaviour in austenitic stainless steel by time-of-flight secondary ion mass spectrometry during mechanical loading N2 - The reduction of harmful emissions to the environment is one of the most urgent challenges of our time. To achieve this goal, it is inevitable to shift from using fossil fuels to renewable energy sources. Within this transition, hydrogen can play a key role serving as fuel in transportation and as means for energy storage. The storage and transport of hydrogen using austenitic stainless steels as the infrastructure, as well as the use of these grades in hydrogen containing aggressive environments, remains problematic. The degradation of the mechanical properties and the possibility of phase transformation by ingress and accumulation of hydrogen are the main drawbacks. Advanced studies of the behaviour of hydrogen in austenite is necessary to fully understand the occurring damage processes. This knowledge is crucial for the safe use of components in industry and transportation facilities of hydrogen. A powerful tool for depicting the distribution of hydrogen in steels, with high accuracy and resolution, is time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). We here present a comprehensive research on the hydrogen degradation processes in AISI 304L based on electrochemical charging and subsequent ToF-SIMS experiments. To obtain furthermore information about the structural composition and cracking behaviour, electron-backscattered diffraction (EBSD) and scanning electron microscopy (SEM) were performed afterwards. All the gathered data was treated employing data fusion, thus creating a thorough portrait of hydrogen diffusion and its damaging effects in AISI 304L. Specimens were charged with deuterium instead of hydrogen. This necessity stems from the difficulty to separate between artificially charged hydrogen and traces existing in the material or adsorbed from the rest gas in the analysis chamber. Similar diffusion and permeation behaviour, as well as solubility, allow nonetheless to draw onclusions from the experiments. T2 - International Conference on Metals and Hydrogen; Steely Hydrogen 2018 CY - Ghent, Belgium DA - 29.05.2018 KW - Hydrogen KW - Deuterium KW - ToF-SIMS KW - AISI 304L PY - 2018 AN - OPUS4-45079 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sonnenburg, Elke A1 - Sommer, Konstantin A1 - Bettge, Dirk A1 - Agudo Jácome, Leonardo T1 - Präparation, Kontrastierung und Darstellung des Gefüges von additiv gefertigtem austenitischem Stahl 316L N2 - Der weit verbreitete austenitische Stahl 316L soll auch mittels additiver Fertigung verarbeitet werden (316L-AM). Zur Entwicklung optimaler Aufbauverfahren ist ein detailliertes Verständnis des Gefüges notwendig. Das additiv aufgebaute Gefüge zeigt eine Mikrostruktur, die geprägt ist von sehr hohen Abkühlraten und gerichtetem Kornwachstum. Mittels klassischer Metallographie können die Charakteristika des Gefüges wie Körner, Subkörner und Schmelzlinien sichtbar gemacht werden. Mittels EBSD werden Kristallorientierungen ermittelt und bildhaft aufbereitet. Die Feinstruktur der Körner wird im REM in der Übersicht aufgelöst. Erst im TEM kann bei hoher Vergrößerung die Natur der Zellstruktur quantitativ ermittelt werden. T2 - Metallographie 2020 CY - Online meeting DA - 16.09.2020 KW - Präparation KW - Kontrastierung KW - Additiv gefertigter Stahl PY - 2020 AN - OPUS4-51244 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Manzoni, Anna Maria A1 - Mohring, W. A1 - Hesse, René A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Stephan-Scherb, C. T1 - Early Material Damage in Equimolar CrMnFeCoNi in Mixed Oxidizing/Sulfiding Hot Gas Atmosphere N2 - The use of more and more varied fuels implies an increased list of criteria that need to be addressed when choosing a material for a combustion chamber and its supply pipes. The materials must be very resistant against corrosion, especially when the process takes place at temperatures above 500°C. In this work the influence of SO2 on the surface of the “Cantor alloy” is investigated. T2 - HEA-Symposium "Potential for industrial applications" CY - Dresden, Germany DA - 12.05.2022 KW - High entropy alloy KW - Corrosion KW - Sulfiding KW - Transmission electron microscopy PY - 2022 AN - OPUS4-55397 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wehmann, N. A1 - Lenting, C. A1 - Stawski, Tomasz A1 - Agudo Jacome, Leonardo A1 - Jahn, S. T1 - Non classical nucleation in calcium sulfates Insights from the hyper arid Atacama Desert N2 - Gypsum (CaSO4∙2H2O) and anhydrite (CaSO4) are among the dominant evaporite minerals in the Atacama Desert [1]. They are distributed ubiquitously, and play a key role in local landscape evolution. The formation mechanism of especially anhydrite has been a matter of scientific debate for more than a century [2]. To date, there exists no model that can reliably predict anhydrite formation at earth’s surface conditions. While thermodynamics favor its formation [3], it is hardly achieved on laboratory time scales at conditions fitting the Atacama Desert. Long induction times for nucleation have recently been modeled by Ossorio et al. [4]. However, anhydrite can be readily found in the Atacama Desert. Recently, the mineral was synthesized in flow-through reactors as a byproduct of K-jarosite dissolution at high water activity (aw=0.98) and room temperature [5], even-though the thermodynamic stability field begins only under a value of ~0.8. Additionally, recent studies investigated the nano-structure of various calcium-sulfates, which advocate for highly non-classical crystallization behavior [6]. The specific roles of particulates, ionic or organic reagents working as catalysts for the non-classical crystallization pathway remain to be determined. Here, we present recent results from flow-through experiments as well as analyses of anhydrite samples from the Atacama Desert. Flow-through experiments were performed to systematically explore the domains of flow rate, composition, ionic-strengths and starting materials. Neither primary, nor secondary anhydrite was produced in any of these experiments. Analyses on Atacama samples reveal the existence of at least three distinct anhydrite facies, with differing mineralogy and micro- to nano-structures. The facies are (1) aeolian deposits with sub-µm grain sizes, (2) (sub-)surface nodules that formed from aeolian deposits and (3) selenites with secondary anhydrite rims. Possible mechanisms of their formation will be discussed. T2 - Goldschmidt2023 CY - Lyon, France DA - 13.07.2023 KW - Gypsum KW - Anhydrite KW - Atacama Desert KW - Local landscape evolution PY - 2023 AN - OPUS4-58988 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weinel, Kristina A1 - Gonzalez-Martinez, I. A1 - Agudo Jacome, Leonardo T1 - Damage induced by electric field of microparticles in the electron microscope N2 - Damage induced by electric field (DIEF) that happens in the transmission electron microscope (TEM) when converging the electron beam (e-beam) on microparticles (MPs) can be used to synthesis new nanomaterial and nanomaterial compositions. The research questions are to clarify the limits and possibilities of the method regarding materials that can be produced, systems to which it is applicable and working beam parameters. Synthesis of nano-objects from microparticles using DIEF in TEM could be shown for different materials. Additionally, DIEF using the e-beam in a scanning electron microscope (SEM) can also be used to synthesis nano-objects. A deeper material analysis of this nano-objects was done using TEM and shows that the material of the nanoparticles (NPs) can be gold or/and silicon. Furthermore, the size of the NPs depends on the distance to the center of DIEF whereby the larger NPs are closer to the center. The areas of gold NPs are promising candidates for plasmonic or photonic devices for energy storage or transport. T2 - PhD-Day 2022 CY - Berlin, Germany DA - 06.09.2022 KW - Electron microscopy KW - Electron beam induced modification KW - Gold nanoparticles PY - 2022 AN - OPUS4-58264 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altmann, Korinna A1 - Goedecke, Caroline A1 - Bannick, C.G. A1 - Ricking, M. A1 - Kober, E. A1 - Schmitt, T. A1 - Braun, Ulrike T1 - Detektion von Polymeren im Abwasser eines Klärwerks mittels TED-GC_MS N2 - In den Umweltmedien Wasser, Boden und Luft wird Mikroplastik (MP) gefunden. Mögliche Eintragspfade, besonders Einträge über den Klarlauf kommunaler Klärwerke, sind unklar. Dazu wurde das Klärwerk Ruhleben in Berlin an jeweils vier Tagen im Sommer- und Winterbetrieb beprobt. Es wurde jeweils 1 m3 Klarlauf fraktioniert filtriert (500, 100 und 50 µm Siebe). Weiterhin wurde Rohabwasser exemplarisch untersucht. Als Analyse-methoden wurden die TED-GC-MS und die FTIR Mikroskopie verwendet. Bei der TED-GC-MS wird die Probe zunächst thermisch extrahiert, bevor die charakteristischen Zersetzungsgase mittels einer GC-Säule getrennt und im MS detektiert werden [1,2]. Es ist hier erstmals gelungen, nicht nur das MP zu identi-fizieren, sondern auch eine Massenbilanz zu erstellen und so eine quantitative Auswertung vorzunehmen. Es wurde PE, PS ganzjährig und PP im Sommer gefunden. Das Klärwerk Ruhleben hat einen Rückhalt an MP von 99%. T2 - Wasser 2018 CY - Papenburg, Germany DA - 07.05.2018 KW - Mikroplastik KW - Abwasser KW - TED-GC-MS KW - Bilanzierung PY - 2018 AN - OPUS4-44889 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wander, Lukas A1 - Braun, Ulrike A1 - Becker, Roland A1 - Maiwald, Michael A1 - Paul, Andrea T1 - Mikroplastikanalyse: Nahinfrarotspektroskopie und chemometrische Auswertung N2 - Für die Erfassung der Verbreitung von Mikroplastik (MP) in der Umwelt ist die zeit- und kostenaufwendige Analysestrategie und der damit verbundene geringe Probendurchsatz eine limitierende Größe. Eine große Zahl verschiedener Studien dokumentriet das Auftreten von MP über den gesamten Globus. Meist sind die Studien aufgrund des großen analytischen Aufwands auf exemplarische, stichpunktartige Untersuchungen kleiner Umweltaliquoten und zahlenmäßig kleiner Probenumfänge begrenzt. Um die Verbreitung, die Eintragspfade und den Verbleib von MP in der Umwelt besser zu verstehen und effektive Vermeidungsstrategien abzuleiten, ist es jedoch notwendig, analytisch mehr Proben erfassen zu können. Bildgebende mikro-spektroskopische Methoden wie das Raman- und FTIR-Imaging ermöglichen eine zeitaufwendige, umfassende Charakterisierung kleiner Umweltaliquoten. Neben der Partikelanzahl sind zusätzlich Informationen zu Partikelgröße, Größenverteilung und Oberflächenmorphologie zugänglich. Chemische und thermische Extraktionsverfahren sind bereits deutlich schneller und können diese Informationen durch eine Massenbilanz vervollständigen. Die analysierbare Probenmenge ist jedoch auf Milligramm Mengen beschränkt. Wir schlagen daher vor, die Analyse von Proben auf MP durch ein vorangestelltes Screening mit der Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) zur komplementieren. In diesem wird bereits eine erste Einschätzung über die Präsenz von MP in einer Probe gefällt und dadurch die wertvolle Messzeit anderer Methoden effizienter genutzt. NIR zur Analyse von Polymeren wird seit langem eingesetzt, jedoch bisher lediglich im Rahmen einer Studie zur Mikroplastikuntersuchung mittels Hyperspektraler Bildgebung beschrieben. Der NIR Spektralbereich findet sich zwischen dem sichtbaren Licht und dem mittleren Infrarot (MIR). MIR Spektren sind durch klar definierte Banden charakterisiert, welche mehrheitlich von den Grundschwingungen der Moleküle stammen. Die höheren Energien im nahen Infrarot regen hingegen Kombinations- und Oberschwingungen der Streck und Biegeschwingungen an. Die resultierenden Absorptionsbanden sind oft breit und relativ unspezifisch. Erst mit Hilfe einer computergestützten Datenauswertung lassen sich aus diesen Spektren nützliche Informationen gewinnen. Dies erklärt die steigende Popularität der NIR-Spektroskopie in der jüngeren Vergangenheit mit einem Schwerpunkt als prozessanalytische Methode. NIR Spektrometer für das industrielle Prozessmonitoring zeichnen sich durch eine kompakte und robuste Konstruktionsweise aus. Die verfügbaren faseroptischen Reflexionssonden eignen sich gut um pulverförmige Proben zu untersuchen. Der räumlich erfassbare Messbereich kann durch die Sondengeometrie variiert werden. Sind die untersuchten Partikel im Verhältnis zur abgetasteten Fläche klein, wird als spektrale Information die Summe der Absorption aller Partikel im Sichtfeld erfasst. Die Methode ist deshalb nicht für Detailuntersuchungen von MP geeignet, erlaubt es jedoch innerhalb weniger Minuten eine Einschätzung über das Vorkommen von Mikroplastik in einer Probe zu treffen. Exemplarisch wurden für diese Untersuchungen vier der am weitesten verbreiteten Kunststoffe Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) gewählt. Aus den additivfreien Polymeren wurden nach einer Kryo-vermahlung und anschließender Siebung (< 125 µm) Modellproben generiert. Die Polymere wurden dafür zu einem Massenanteil von 1 % mit einem Standardboden (LUFA2.3, gesiebt < 125 µm) vermischt. Die Gesamtmenge von 1 g je Probe wurde in Aluminiumbehältern präpariert und 8 Messungen an unterschiedlichen, zufällig gewählten Positionen vorgenommen. Die erhaltenen Spektren wurden zur Kalibrierung chemometrischer Modelle genutzt. In einem hierarchischen Ansatz wurde anhand der NIR-Spektren eine Klassifizierung vorgenommen: 1. Bestimmung ob eine Probe MP enthält (Ja/Nein). 2. Identifikation der Polymere in der Probe. Eine aussagekräftige Klassifizierung beruht auf einer Vorbehandlung der Spektren. Hierdurch werden die Unterschiede zwischen den einzelnen Polymerbanden hervorgehoben. Die Eignung der so erstellten Modelle wurde anhand eines Referenzmaterials und am Beispiel von Realproben erfolgreich getestet. Dabei zeigte sich, dass nicht nur in den erstellten Polymer-Bodenmischungen, sondern auch in den Rückständen von fermentiertem Bioabfall und in Filterrückständen einer Waschmaschine, MP richtig erkannt wurde. Weiterhin zeigten Tests mit Mikroplastik-freien Bodenproben unterschiedlicher Herkunft, dass keine falsch-positive Resultate erzeugt wurden. Alle vier untersuchten Polymere, d.h. PE, PET, PS und PP mit einem Massenanteil von 1 % in einer Bodenmatrix werden auch bei einer gemischten Polymerzusammensetzung mit der NIR-Spektroskopie erkannt. Der kombinierte Einsatz von NIRS und Chemometrie ermöglicht die Entscheidung über ein potenzielles Vorkommen sowie die Zuordnung des Materials der enthaltenen Polymerpartikel für eine Massefraktion ≥ 1 % in einer (trockenen) Probenmenge von 1 g innerhalb von 10–15 min. Der zeitaufwendige Schritt der Methode liegt hier in der Erstellung geeigneter chemometrischer Modelle sowie deren Validierung. Wesentliche Voraussetzung ist dabei, dass bei der Kalibrierung die Varianz der zu erwartenden Partikel und der Matrix realistisch abgebildet wird. T2 - GDCh Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft CY - Papenburg, Ems, Germany DA - 07.05.2018 KW - Mikroplastik KW - Nahinfrarotspektroskopie KW - Chemometrie KW - Boden PY - 2018 AN - OPUS4-44887 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -