Angewandte Physik
Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Vortrag (1605)
- Zeitschriftenartikel (584)
- Beitrag zu einem Tagungsband (432)
- Posterpräsentation (307)
- Forschungsbericht (33)
- Dissertation (26)
- Buchkapitel (23)
- Sonstiges (21)
- Zeitschriftenheft (Herausgeberschaft für das komplette Heft) (11)
- Beitrag zu einem Sammelband (7)
Sprache
- Englisch (2373)
- Deutsch (701)
- Mehrsprachig (5)
- Französisch (1)
- Chinesisch (1)
Schlagworte
- Hydrogen (193)
- Wasserstoff (86)
- Safety (73)
- Corrosion (72)
- Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) (55)
- Eigenspannungen (52)
- Ageing (50)
- LH2 (47)
- Welding (46)
- Transport (43)
Organisationseinheit der BAM
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (634)
- 9 Komponentensicherheit (510)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (317)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (276)
- 7 Bauwerkssicherheit (194)
- 6 Materialchemie (180)
- 3.5 Sicherheit von Gasspeichern und Gefahrguttanks (170)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (157)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (154)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (140)
Paper des Monats
- ja (33)
Trace ammonia impurities in hydrogen fuel poison proton-exchange-membrane fuel cells (PEMFC), causing irreversible performance degradation. Accurate quantification of ammonia in so-called Grade D hydrogen fuel is crucial for ensuring PEMFCs long-term operational stability and performance. According to ISO 14687 grade D hydrogen fuel sets a stringent threshold value of just 100 nmol/mol for ammonia impurities. Given the potential of an ammonia-based hydrogen supply chain, reliable quantification of ammonia contamination appears even more relevant.
Hydrogen quality assessments for ammonia impurities typically employ techniques such as gas chromatography, cavity-enhanced absorption spectroscopy, or mass spectrometry. These techniques, however, require stable reference gases for calibration and long-term method validation. Typically, gravimetrically produced reference gases are used. However, ammonia poses unique challenges due to its chemical reactivity and stickiness. By applying (ultra )long-path Optical Feedback Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy we observed that above a certain amount of ammonia, the gravimetric amount deviates from the analytically determined amount. This discrepancy most likely arises due to strong adsorption of ammonia onto the inner surface of the gas cylinder. Therefore, we investigated the lowest gravimetrically preparable amount of ammonia in hydrogen for which the analytically measured amount of the cylinder remains congruent with the gravimetric amount of substance. We further investigated the applicability of passivated cylinders for trace ammonia gas standards and compared their performance to aluminum alloy cylinders. To confirm reproducibility of our results, we conducted three independent gravimetric preparation campaigns, each employing optimizations, or changes in methodology, at different times. Finally, we investigated whether those gravimetrically prepared trace amounts of ammonia in hydrogen gas standards were long-term-stable.
Beyond gravimetrically prepared gas standards, we evaluated how a cutting-edge dynamic dilution system could reliably extend trace-ammonia calibration down to the ISO limit of 100 nmol/mol. For this purpose, we developed an advanced dynamic dilution system capable of a one-in-a-billion dilution ratio, validated for its SI traceability, reproducibility, and operational limits by applying an internal standard.
In summary, our results demonstrate that precise dynamic dilution, coupled with concentrated gravimetrically prepared ammonia gas mixture, provides a route to full SI-traceable trace-ammonia reference sample gases.
Der zunehmende Einsatz von batterieelektrischen Transportfahrzeugen (Battery Electric Transport Vehicles – BETVs) im Verkehrswesen wirft Sicherheitsfragen beim Transport gefährlicher Güter auf. Obwohl Batteriebrände auf Zell-, Modul- und Fahrzeugebene umfassend untersucht wurden, fehlen systematische Daten zu deren thermischen Auswirkungen auf Gefahrgutverpackungen. Um diese Lücke zu schließen, führt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) auf ihrem Testgelände Technische Sicherheit (BAM-TTS) groß angelegte Brandtests durch, in denen konservative Unfallszenarien mit unterschiedlichen Zellchemien und -kapazitäten nachgestellt werden. Die Tests kombinieren fahrzeugbedingte Brandlasten mit standardisierten Propan-Referenzbränden und erfassen mittels hochauflösender Instrumente zentrale Messgrößen wie Wärmefluss, Temperatur und Strahlung. Der daraus entstehende Datensatz liefert erstmals eine direkte Quantifizierung der thermischen Auswirkungen von BETV-Bränden auf Verpackungen und unterstützt Expertengremien bei der Bewertung, ob bestehende regulatorische Anforderungen für alternative Antriebssysteme weiterhin angemessen sind.
Der Vortrag gibt zunächst einen Themeneinstieg in den Bereich der Second-Life-Batterien sowie rechtliche und technische Grundlagen zu Lebenszyklus und Alterung. Im Weiteren werden experimentelle Ergebnisse aus Versuchen zum thermischen Durchgehen mit Batteriemodulen aus dem BMBF-Vorhaben SEE-2L vorgestellt. Darüber hinaus wird ein eigens entwickelter Ausbildungsdemonstrators vorgestellt, welcher einen wesentlichen Baustein des Ergebnistransfers aus dem Vorhaben darstellt.
This study presents a systematic, characterization of electrolytes from commercial lithium-ion batteries (LIB), encompassing 90 batteries from leading global manufacturers across diverse formats and application sectors. An integrated, complementary mass spectrometric workflow combining LC–MS/MS, GC–MS, and high-resolution MS was employed. To ensure robust structural annotation, molecular identifications were assigned confidence levels following Schymanski et al. (2014).
Across all formats, PF6− was confirmed as the dominant Li+ counterion, frequently coexisting with BF4−, PO2F2−, and bis(fluorosulfonyl)imide (FSI−), forming binary and ternary salt systems optimized for both conductivity and safety. Solvent systems revealed the widespread use of propylene carbonate (PC) combined with diverse carbonate mixtures, demonstrating trends in performance optimization specific to cell format. A variety of additives were identified, reflecting a clear shift towards multifunctional, synergistic additive packages and the gradual replacement of fluorinated species with environmentally safer alternatives. Cycling studies demonstrated that electrolyte degradation mechanisms are strongly influenced by electrode composition and additive chemistry, with oxidative degradation pathways dominating.
Together, these findings provide rare empirical insight into the evolving formulation strategies of electrolytes in commercial LIB, still employing classic carbonates and LiPF6, but highlighting a trend toward safer, more robust, and sustainable electrolyte architectures by using synergistic multifunctional systems.
Colours are an inseparable attribute of most maps. While colouring seems at first glance simply superficial ‘prettifying’ of maps, most maps were given colours for other reasons: colour is an important key to understanding the function and use of maps. The use of colours, the choice of where to assign them and the meaning given to them has accordingly never been static but has changed over time. In this context, the three aspects: colour system, colour scheme, and colour code are of particular importance.
Material scientific analysis makes it possible to find out more about the material composition of colourants (pigments and dyes) on maps. The study of colourants provides insights into the production conditions and use of maps. Furthermore, it offers clues about colour changes and forms the basis for appropriate restoration concepts.
Die Zielstellung des laufenden Kooperationsprojektes MCGUSS zwischen der BAM Berlin und der MPA Stuttgart ist es, das probabilistische Master Curve (MC)-Konzept hinsichtlich seiner Übertragbarkeit auf ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit (DCI) zu untersuchen. Über Teilergebnisse der Arbeiten wurde bereits auf den Jahrestagungen 2023 bis 2025 des DVM-AK Bruchmechanik und Bauteilsicherheit berichtet. Der vorliegende Beitrag hat zwei Schwerpunkte.
Zum einen wurde die Datenbasis der dynamischen Bruchzähigkeit für SE(B)-Proben der Dicken 10 mm, 25 mm und 140 mm auf insgesamt 101 Versuche bei Temperaturen von -40 °C bis -140 °C erweitert, statistisch ausgewertet sowie MC-Analysen unterzogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Daten sich zwar mit einer Weibullverteilung gut beschreiben lassen, die MC-Methode nach ASTM E1921 jedoch nicht ohne Weiteres anwendbar ist, sondern Modifikationen erforderlich sind.
Des Weiteren werden neue Ergebnisse zum werkstoffspezifischen Bruchmechanismus bei dynamischer Belastung im unteren Übergangsbereich der Zähigkeit diskutiert. Die fraktographische Datenbank wurde durch REM-Analysen weiterer Bruchflächen von SE(B)25-Proben bei -40 °C, -60 °C und -80 °C ergänzt. Die Ergebnisse unterstreichen die prägende Rolle, die Rissarrestereignissen im Verlauf des dynamischen Sprödbruchversagens bei DCI zukommt. Der in MCGUSS zur Erklärung eines gegenüber Stahl inversen Probengrößeneinflusses vorgeschlagene Mechanismus „Specimen size-dependent arrest of local brittle fractures before global brittle failure by weakest link“ wird dadurch weiter unterstützt.
As the first commercial sodium-ion-batteries (SIBs) are available for purchase, it is possible to investigate material composition. Gaining an insight into the material composition of these SIBs is of interest not only for the classification of possible safety risks and hazards, but also in regard to recycling. Herein we report the preliminary investigations of the chemical and structural composition of first commercial SIB-cells.[1,2] Two different SIB-cell types were compared in terms of electrode size, thickness, loading etc. Furthermore, the composition of the active materials and electrolyte was investigated and compared. Finally, the gained results were linked to the different data sheet performance of the two cell types.
The legal framework and standards for explosion protection are presented briefly and than the three basic principles of explosion protection are shown one by one: Avoiding Explosive Mixtures, Avoiding Ignition Sources and Mitigation of Consequences. For each of these the relevant safety characteristics and methods of implementation are shown. Finally references for Safety characteristic data and literature sources are shown and the safety characteristics of different fuel gases are summarized and compared.
Scalable, cost-effective methods for processing transparent electrodes at the microscale are pivotal to advancing in electrochemistry, optoelectronics, microfluidics, and energy harvesting. In these fields, the precise fabrication of micrometric circuits and patterns plays a critical role in determining device performance, material compatibility, and integration with added-value substrates. In this context, Laser Subtractive Manufacturing stands out as a suitable microfabrication technique for its adaptability to diverse materials and complex configurations, as well as its straightforward scalability, affordability, and eco-friendly nature. However, a challenge in micromachining metals and metal oxides is the inherent formation of Laser-Induced Periodic Surface Structures (LIPSS), which can significantly impair electrical conductivity, particularly when circuit dimensions fall within the micrometer range. Herein, we investigate the micromachining of electrical microcircuits using ultrashort pulse laser systems applied to transparent indium tin oxide (ITO) thin films. We analyze the formation of LIPSS at the edges of the micromachined regions associated with the Gaussian distribution of the energy within the laser spot, and the impact of these structures on the electrical properties of the circuits. Thus, we systematically evaluate the influence of LIPSS orientation and periodicity by fabricating various circuit patterns using femtosecond lasers at green (515 nm) and ultraviolet (UV) (343 nm) wavelengths. A correlation between electrical resistivity measurements and microstructure analysis, as determined by field emission scanning electron and transmission electron microscopy, reveals distinct effects of the formed nanostructures depending on the laser source and its polarization. For the green wavelength, the edge side regions where LIPSS are oriented perpendicular to the ITO track exhibit a resistance higher by a factor just above two compared to those where LIPSS are parallel. Additionally, UV laser processing results in a pronounced reduction of ITO thickness at the boundary between the LIPSS region and the substrate. The mechanisms for the formation of LIPSS with both wavelengths are also discussed. Furthermore, we have determined that in narrow conductive tracks with a width ranging from 6 to 8 µm, the impact of LIPSS is particularly significant because the LIPSS structured region occupies a dominant fraction of the total width.
Die Zielstellung des laufenden Kooperationsprojektes MCGUSS zwischen der BAM Berlin und der MPA Stuttgart ist es, das probabilistische Master Curve (MC)-Konzept hinsichtlich seiner Übertragbarkeit auf ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit (DCI) zu untersuchen. Über Teilergebnisse der Arbeiten wurde bereits auf den Jahrestagungen 2023 bis 2025 des DVM-AK Bruchmechanik und Bauteilsicherheit berichtet. Der vorliegende Beitrag hat zwei Schwerpunkte.
Zum einen wurde die Datenbasis der dynamischen Bruchzähigkeit für SE(B)-Proben der Dicken 10 mm, 25 mm und 140 mm auf insgesamt 101 Versuche bei Temperaturen von -40 °C bis -140 °C erweitert, statistisch ausgewertet sowie MC-Analysen unterzogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Daten sich zwar mit einer Weibullverteilung gut beschreiben lassen, die MC-Methode nach ASTM E1921 jedoch nicht ohne Weiteres anwendbar ist, sondern Modifikationen erforderlich sind.
Des Weiteren werden neue Ergebnisse zum werkstoffspezifischen Bruchmechanismus bei dynamischer Belastung im unteren Übergangsbereich der Zähigkeit diskutiert. Die fraktographische Datenbank wurde durch REM-Analysen weiterer Bruchflächen von SE(B)25-Proben bei -40 °C, -60 °C und -80 °C ergänzt. Die Ergebnisse unterstreichen die prägende Rolle, die Rissarrestereignissen im Verlauf des dynamischen Sprödbruchversagens bei DCI zukommt. Der in MCGUSS zur Erklärung eines gegenüber Stahl inversen Probengrößeneinflusses vorgeschlagene Mechanismus „Specimen size-dependent arrest of local brittle fractures before global brittle failure by weakest link“ wird dadurch weiter unterstützt.