TY - CONF A1 - Pampel, Jonas T1 - Natrium- und Lithium-Metall-Batterien - Wie gefährlich sind sie wirklich N2 - Das Verhalten von Batteriezellen bei Beschädigung ist von hoher Bedeutung für die Einschätzung der Sicherheit bei Transport, Lagerung sowie Verwendung. Vor allem im Zusammenhang mit dem exponentiell wachsenden Sektor der Lithium-Batterien kam es in der Vergangenheit immer wieder zu kritischen Vorfällen. Hierbei haben Lithium-Metall-Batterien, welche elementares Lithium enthalten, den Ruf besonders gefährlich zu sein. Um dieses Thema bewerten zu können, werden im Vortrag die Unterschiede zwischen Lithium-Ionen- und Lithium-Metall-Batterien erläutert und experimentelle Studien des Verhaltens von aktuellen Systemen bei Schädigung verglichen. Darüber hinaus wird auf die Eigenschaften sowie das Sicherheitsverhalten von zukünftigen Lithium- bzw. Natrium-Batterien eingegangen. T2 - Fachkonferenz Lithiumbatterien - Logistik, Lagerung und Entsorgung CY - Online meeting DA - 26.01.2021 KW - Lithium-Batterien KW - Sicherheit KW - Thermisches Durchgehen KW - Natrium-Batterien PY - 2021 AN - OPUS4-54055 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pampel, Jonas T1 - Neues aus der Welt der Lithiumbatterien: Jüngste Forschungsergebnisse und deren Auswirkungen auf die Beförderung und Lagerung N2 - Das Verhalten von Batteriezellen bei Beschädigung ist von hoher Bedeutung für die Einschätzung der Sicherheit bei Transport, Lagerung sowie Verwendung. Die Auswirkungen bei Schädigung hängen natürlich von der Art der Zelle, jedoch auch vom Ladezustand und der Schädigungsmethode ab. Im Vortrag werden die Schädigungsversuche von Einzelzellen sowie Propagationsversuche an der BAM für verschieden Ladezustände präsentiert. Des Weiteren werden die aktuellen Vorgaben/Empfehlungen bezüglich der Lagerung von Lithium-Batterien kurz dargestellt. Darüber hinaus werden die neusten Entwicklung bezüglich der Vorgaben für den Transports von Natrium-Ionen-Batterien vorgestellt und diskutiert. T2 - 18. Gefahrgut Technik Tage CY - Berlin, Germany DA - 18.11.2021 KW - Lithium-Batterien KW - Sicherheit KW - Thermisches Durchgehen KW - Batterie-Lagerung KW - Batterie-Transport PY - 2021 AN - OPUS4-54078 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bloi, L. M. A1 - Hippauf, F. A1 - Boenke, T. A1 - Rauche, M. A1 - Paasch, S. A1 - Schutjajew, K. A1 - Pampel, Jonas A1 - Schwotzer, F. A1 - Dörfler, S. A1 - Althues, H. A1 - Oschatz, M. A1 - Brunner, E. A1 - Kaskel, S. T1 - Mechanistic insights into the reversible lithium storage in an open porous carbon via metal cluster formation in all solid-state batteries N2 - Porous carbons are promising anode materials for next generation lithium batteries due to their large lithium storage capacities. However, their highsloping capacity during lithiation and delithiation as well as capacity fading due to intense formation of solid electrolyte interphase (SEI) limit their gravimetric and volumetric energy densities. Herein we compare a microporous carbide-derived carbon material (MPC) as promising future anode for all solid-state batteries with a commercial high-performance hard carbon anode. The MPC obtains high and reversible lithiation capacities of 1000 mAh g−1carbon in half-cells exhibiting an extended plateau region near 0 V vs. Li/Li+ preferable for full-cell application. The well-defined microporosity of the MPC with a specific surface area of >1500 m2 g−1 combines well with the argyrodite-type electrolyte (Li6PS5Cl) suppressing extensive SEI formation to deliver high coulombic efficiencies. Preliminary full-cell measurements vs. nickel-rich NMC-cathodes (LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2) provide a considerably improved average potential of 3.76 V leading to a projected energy density as high as 449 Wh kg−1 and reversible cycling for more than 60 cycles. 7Li Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy was combined with ex-situ Small Angle X-ray Scattering to elucidate the storage mechanism of lithium inside the carbon matrix. The formation of extended quasi-metallic lithium clusters after electrochemical lithiation was revealed. KW - All solid-state battery KW - Microporous carbon KW - Lithium battery KW - Anode PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.11.061 SN - 0008-6223 VL - 188 SP - 325 EP - 335 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-54079 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Perk, M. A1 - Großwig, S. A1 - Pfeiffer, T. A1 - Rembe, M. A1 - den Hartogh, M. A1 - Weege, S. A1 - Krebber, Katerina A1 - Dijk, H. L. T1 - Faseroptische Leckage-Ortung zum Nachweis von Undichtheiten in Bohrlochkomplettierungen N2 - Im Rahmen der Integritätsbewertung einer zementierten 13 3/8" Rohrtour einer Sole-Produktionsbohrung wurden erstmals 2018 zeitgleich faseroptische Temperaturmessungen (DTS, Distributed Temperature Sensing) und faseroptische Akustikmessungen (DAS, Distributed Acoustic Sensing) durchgeführt und ausgewertet. Dazu wurde die Bohrung zeitweise mit Stickstoff bespannt und wieder entlastet. Durch die Bespannung der Bohrung mit Stickstoff in Kombination mit dem Herunterdrücken des Stickstoff-Sole-Spiegels unter den Rohrschuh der 13 3/8" Rohrtour, konnte Stickstoff aus der Kavernenbohrung durch eine Leckagestelle in die Zementation übertreten und dort ein Stickstoff-Reservoir bilden. Bei der anschließenden Stickstoffentlastung erfolgte der Wiederanstieg des Stickstoff-Sole-Spiegels deutlich schneller als die Entleerung des in der Zementation angelegten Stickstoff-Reservoirs. Der dadurch entstandene Druckgradient hatte zur Folge, dass an der Leckagestelle der Stickstoff aus der Zementation in die aufsteigende Sole in Form von Bläschen eingetreten und dort aufgestiegen ist. Dieser Übertritt der Stickstoffbläschen war sowohl mit der Entstehung eines akustischen Geräusches als auch mit einer Temperaturänderung verbunden, welche mit der DAS- und DTS-Technik nachgewiesen werden konnten. Um die Ergebnisse bzgl. ihres physikalischen Hintergrundes zu überprüfen und basierend auf einer mathematisch-physikalischen Grundlage eine nachvollziehbare Interpretation der Messergebnisse zu ermöglichen, wurde ein numerisches Simulationsmodell der gekoppelten Festkörper- und Druckakustik für die Bohrung aufgebaut. Das Modell berücksichtigt die Geologie und die Komplettierung der Kavernenbohrung. Nach Identifikation der Schallquelle konnte mit dem Modell die Ausbreitung des Schalldrucks in der Bohrung erfolgreich nachgestellt werden. Um dieses Verfahren einer simultanen DAS-DTS-Messung in eine feldtaugliche Version zu überführen, läuft seit November 2019 ein breit angelegtes und vom BMWi gefördertes ZIM-Kooperationsprojekt zwischen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), der IAB Weimar gGmbH, der GESO GmbH & Co. Projekt KG, der DEEP.KBB GmbH sowie der Rembe Consulting PartG mbB. Durch die Messdatenkopplung und den Wegfall der bewegungsbedingten Nachteile einer Messsonde werden präzisere Ergebnisse zur Bewertung der Bohrlochintegrität erwartet. Das Ziel ist, mit Hilfe der noch zu entwickelnden einfachen und robusten Technik, quantitative Aussagen über die Zustände im verrohrten Bohrloch direkt am Messplatz treffen zu können, wobei ein Fokus auf Detektierung und Quantifizierung von Kleinstleckagen liegt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes kommt neben numerischen Berechnungen auch ein geplanter Bohrlochsimulator zum Einsatz, mit dem umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung der Grenzparameter und Detektionsschwellen durchgeführt werden sollen. T2 - DGMK/ÖGEW-Frühjahrstagung 2020 CY - Celle, Germany DA - 15.​04.​2020 KW - Kavernenspeicher KW - Verteilte faseroptische akustische Sensorik KW - Wasserstoffspeicher PY - 2020 UR - https://dgmk.egnyte.com/fl/k3KJMqKMSb#folder-link/ SN - 978-3-947716-04-3 SN - 1433-9013 N1 - Die DGMK/ÖGEW Frühjahrstagung 2020 wurde abgesagt, der Tagungsband aber trotzdem veröffentlicht. - The DGMK/ÖGEW Frühjahrstagung 2020 was cancelled, the proceedings were published nevertheless. VL - DGMK-Tagungsbericht 2020-1 SP - 106 EP - 121 PB - DGMK - Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle CY - Hamburg AN - OPUS4-52159 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hicke, Konstantin T1 - Fiber optic distributed acoustic and vibration sensing for condition monitoring of infrastructure and hazard monitoring applications N2 - Fiber optic Distributed Acoustic Sensing (DAS) is an emerging method for many different monitoring purposes, enabling a spatially and temporally resolved collection of acoustic and vibration information over many kilometers. DAS, thus being a "dynamic" sensing technique, allows for online condition monitoring and the detection and localization of threats or hazards in real time via characteristic acoustic/vibration states and their changes or via occurring anomalous signals, respectively. At BAM, we have employed this technology for a number of different applications of monitoring of large infrastructures, e.g., bridges, pipelines, submarine power cables or railway tracks. Currently, we are investigating the use of DAS for further innovative uses, which aim at facilitating the energy transition, enabling "smart" infrastructure and providing the basis for comprehensive hazard monitoring and warning systems, respectively. Our research fields include fiber optic borehole monitoring in the context of hydrogen storage caverns, traffic and road monitoring, using DAS for earthquake monitoring in urban areas for disaster management and long-term monitoring of large-scale subsidence caused by mining activities. Another new topic is structural health monitoring in concrete structures in the framework of the FSP Security. In this talk, we will first briefly present the basics and capabilities of DAS. Then, we will portray our previous and current works related to this technology and show some attractive results. Finally, we will discuss our upcoming projects on exciting new applications of DAS. T2 - Abteilungsseminar 8. CY - Online meeting DA - 24.02.2021 KW - Distributed fiber optic sensing KW - Distributed acoustic sensing KW - DAS KW - Infrastructure monitoring KW - Hazard monitoring PY - 2021 AN - OPUS4-52160 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bischoff, Tristan T1 - Heat storage testing method with realistic operating conditions N2 - Development of a new testing method for comparing efficient stratified heat storages. T2 - World sustainable energy days CY - Online meeting DA - 21.06.2021 KW - Heat storage KW - Stratification KW - Testing Methods KW - Exergy KW - Load profile PY - 2021 AN - OPUS4-52791 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghafafian, Carineh T1 - The effect of fiber orientation mismatch on scarf joint damage mechanisms under fatigue load N2 - Wind turbine rotor blades commonly fail before their projected 20-year lifespan largely due to defects that originate during manufacturing and are propagated by operational fatigue and environmental conditions. The cost-intensive replacement outcomes lead to a high loss of earnings, and are one of the inhibitors of wind turbine production. A potential repair alternative to restoring the mechanical properties of such lightweight fiber reinforced polymer (FRP) structures is to locally patch these areas with scarf joints. This type of repair allows for a smoother load distribution across the joint, and is favored especially on structures where minor aerodynamic contour changes are key. The effects of such repairs on the structural integrity, however, is still largely unknown. Building upon an understanding of the static load failure mechanism of GFRP scarf joints, presented at the ICCS23 Joint Event in 2020, the influence of the fiber orientation mismatch between parent and repair materials of 1:50 scarf joints on the failure mechanism of monolithic glass FRP specimens under cyclic fatigue load were examined in this study. Specimens with various layups were produced with the vacuum-assisted resin infusion (VARI) process using biaxial E-glass non-crimp fabric (NCF). The patch layers were then joined directly to the parent structure with the VARI using biaxial E-glass NCF with half the areal weight of the parent side to allow for better drapability. This mimics the soft-to-hard patch style utilized in wind turbine blade shell field repairs. The specimens were tested under uniaxial fatigue load, during which they were periodically monitored for damage onset. A comparison of the +45/-45° and 0/90° layups allowed for an understanding of the role of a highly mismatching fiber orientation in the transition zone between parent and patch material on the failure mechanism of the scarf joint. In addition to the tensile strength and stiffness property recovery assessment, a grayscale analysis using in-situ camera images determined the damage state leading to failure in each region across the scarf joint, which varied in the parent material versus scarf joint region, providing insight to the critical regions in this composite structure under cyclic loading. T2 - ICCS24 - 24th International Conference on Composite Structures CY - Online meeting DA - 14.06.2021 KW - Glass fiber reinforced polymers KW - Scarf repairs KW - Damage mechanisms PY - 2021 AN - OPUS4-52817 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bresch, Sophie T1 - Entwicklung thermoelektrischer Multilayergeneratoren auf der Basis von Calciumcobaltit N2 - Thermoelectric generators can be used as energy harvesters for sensor applications. Multilayer thermoelectric generators (ML-TEGs) are a promising alternative to conventional π-type generators due to their high filling factor, high capability of automated production and the texturing potential during the production process. Calcium cobaltite is a promising thermoelectric oxide (p-type) with highly anisotropic properties. The following study shows the development of a textured unileg ML-TEG using ceramic multilayer technology. Tape-casting and pressure assisted sintering are applied to fabricate textured calcium cobaltite. Compared to conventional sintering, pressure assisted sintering increases the strength by the factor 10. Thermoelectric properties can be tuned either towards maximum power factor or towards maximum figure of merit depending on the pressure level. As electrical insulation material, a screen-printable glass-ceramic with high resistivity and adapted coefficient of thermal expansion is developed. From various commercial pastes a metallization with low contact resistance is chosen. The unileg ML-TEG is co-fired in one single step. The demonstrators reach 80% of the simulated output power and the power output is highly reproducible between the different demonstrators (99%). These results provide the first proof-of-concept for fabricating co-fired multilayer generators based on textured calcium cobaltite with high power factor, high density, and high strength. N2 - Thermoelektrische Generatoren können zum „Energy harvesting“ für den autarken Betrieb von bspw. Sensoren eingesetzt werden. Eine interessante Alternative zu den herkömmlichen π-Typ Generatoren sind auf Grund der höheren Leistungsdichte und der guten Automatisierbarkeit thermoelektrische Multilayergeneratoren. Calciumcobaltit ist ein vielsprechendes oxidisches Thermoelektrika (p-Typ) mit stark anisotropen Eigenschaften. Die hier vorgestellte Studie zeigt die Entwicklung von texturierten Unileg-Multilayer-Generatoren mittels keramischer Multilayertechnologie. Calciumcobaltit wird durch Foliengießen und druckunterstützte Sinterung texturiert. Im Vergleich zur konventionellen Sinterung verbessert sich die Festigkeit um den Faktor 10. Die thermoelektrischen Eigenschaften können je nach verwendetem Druckniveau hinsichtlich maximalem Power Factor oder hinsichtlich maximalem Gütefaktor optimiert werden. Ein Glaskeramikkomposit wird als Isolationsmaterial mit hohem Volumenwiderstand und angepasstem Wärmeausdehnungskoeffizienten entwickelt. Der Unileg-Multilayer-Generator wird in einem Schritt co-gesintert. Die hergestellten Demonstratoren erreichen 80% der simulierten Output-Leistung. Diese Ergebnisse stellen den ersten Machbarkeitsnachweis für die Herstellung von co-gesinterten Multilayer-Generatoren aus texturiertem Calciumcobaltit mit hohem Power Factor und hoher Festigkeit dar. T2 - Seminar des Lehrstuhls für Funktionsmaterialien, Universität Bayreuth CY - Online meeting DA - 18.06.2021 KW - Thermoelektrischer Generator KW - Multilayertechnik KW - Energy harvesting PY - 2021 AN - OPUS4-52834 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Babutzka, Martin T1 - Investigation of the salinization in marine and offshore environment - test methods and challenges N2 - Salinization and contamination of metal surfaces by chloride-containing aerosols is of great importance with regard to corrosion phenomena in the maritime sector and in offshore applications. The evaluation of the scientific literature and regulatory guidelines has shown that there are still many open questions regarding the contamination of metal surfaces by chlorides. This contribution will discuss how salinization of metal surfaces is evaluated and monitored according to current standards and guidelines. T2 - 3rd Task Group Meeting TC124 WG4-TC 250 SC5 Task Group Corrosion CY - Online Meeting DA - 19.05.2021 KW - Maritime atmosphere KW - Salinization KW - Corrosion PY - 2021 AN - OPUS4-52677 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kraus, David A1 - Trappe, Volker T1 - Transverse damage in glass fiber reinforced polymer under thermo-mechanical loading N2 - In this study, the thermomechanical damage behavior of a glass fiber reinforced polymer material is investigated. The coefficients of thermal expansion of the composite as well as the matrix are measured in a wide temperature range. Quasi-static experiments with neat resin, unidirectional and multidirectional laminates are performed as well as fatigue experiments in a temperature range from 213 K to 343 K. This study focusses on the matrix damage due to fiber-parallel loading. A correlation between matrix effort, the dilatational strain energy of the matrix and the damage state of the specimen is demonstrated. It is shown that a fatigue life assessment can be performed with the aid of a temperature-independent master fatigue curve. KW - Composite KW - Glass fiber reinforced polymer KW - Thermo-mechanics KW - Fatigue KW - Damage KW - Temperature PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-527462 DO - https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2021.100147 SN - 2666-6820 VL - 5 SP - 100147 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-52746 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -