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Schwerpunktthema Innovationspreis Ruhrgebiet 2002: Keramik ist der Stoff der Zukunft in Batterien und Brennstoffzellen

Marl.(idr). Das Material macht`s: Innovationen entstehen nicht nur durch neue Anwendungen oder Problemlösungen, manchmal ist es einfach eine Optimierung lang erprobter Systeme. So wie im Fall der keramischen Membranfolien, die bei der Creavis Technologies & Innovation, einer Tochter der Degussa AG, entwickelt wurden. Die keramische CREAFILTER-Membran hat herkömmlichen Filtrationsmembranen viel voraus: Sie ist flexibler, dünner, effizienter, leichter und kostengünstiger herzustellen, temperaturbeständiger und haltbarer. Wie bei anderen Membranen wird die zu filternde Flüssigkeit über die Oberfläche gepumpt. Die Herstellung kann am Fließband erfolgen: Eine keramische Suspension wird kontinuierlich auf ein Edelstahlgewebe aufgetragen, getrocknet und verfestigt. Je häufiger beschichtet wird, desto kleiner werden die Poren des Filters. Und weil das Material flexibel ist, können aus der Folie diverse Membranmodule hergestellt werden. Statt starrer Röhren, durch die das Filtergut mit hohem Volumenstrom gepumpt werden muss, können hier Scheiben entstehen, die das Filtern durch Rotation unterstützen. Das spart Energiekosten. Um das Filterergebnis noch zu steigern, können auch Spiralwickelmodule hergestellt werden. Deren Filteroberfläche ist größer als die der Scheiben. Das macht den Prozess noch effizienter. Erst die Flexibilität des Edelstahlgewebes macht diese Form möglich. Früher konnten solche Spiralwickelmodule aus Keramik nicht hergestellt werden. Und der Filter kann noch mehr: Weil die Keramik hohe Temperaturen aushält, gleichzeitig porös und hervorragend benetzbar ist, kann die Folie als Separator in Batterien der Zukunft eingesetzt werden. Schon jetzt benötigen Lithium-Ionen-Batterien, z.B. Akkus für Handys, eine sehr dünne poröse Folie für den Austausch zwischen Anode und Kathode. Bisher werden polymere Batterieseparatoren verwendet, die allerdings bei Temperaturen oberhalb von 140 Grad schmelzen. Das kann bei langen Ladevorgängen durchaus vorkommen, insbesondere dann, wenn man an größere Batterien denkt, wie sie einmal für Fahrräder oder sogar Autos eingesetzt werden sollen. Ähnliches gilt für Brennstoffzellen, z.B. bei PKW mit Brennstoffzellenantrieb. Die bisher eingesetzten Membranen sind hitzeempfindlich und zudem noch teuer in der Herstellung. Die keramische BZ-Membran könnte auch hier gute Dienste leisten, da sie bei höheren Temperaturen arbeiten kann und auch sonst viele technische Vorteile hat. Eine Technikumsanlage gibt es schon. Hier werden die Laborentwicklungen auf eine kontinuierliche Anlage übertragen, um die zukünftigen Kunden mit Material zu versorgen und weitere Verbesserungen auszutüfteln. Beteiligt sind neben einem mittlerweile schon 15-köpfigen Team bei der Creavis GmbH und vielen Kollegen bei Degussa auch diverse Universitäten und andere Forschungsinstitutionen. Pressekontakt: Degussa AG, Communications, Karin Aßmann, Telefon: 069/218-2230 E-Mail: karin.assmann@degussa.com

Marl.(idr). Das Material macht`s: Innovationen entstehen nicht nur durch neue Anwendungen oder Problemlösungen, manchmal ist es einfach eine Optimierung lang erprobter Systeme. So wie im Fall der keramischen Membranfolien, die bei der Creavis Technologies & Innovation, einer Tochter der Degussa AG, entwickelt wurden.

 

Die keramische CREAFILTER-Membran hat herkömmlichen Filtrationsmembranen viel voraus: Sie ist flexibler, dünner, effizienter, leichter und kostengünstiger herzustellen, temperaturbeständiger und haltbarer. Wie bei anderen Membranen wird die zu filternde Flüssigkeit über die Oberfläche gepumpt.

 

Die Herstellung kann am Fließband erfolgen: Eine keramische Suspension wird kontinuierlich auf ein Edelstahlgewebe aufgetragen, getrocknet und verfestigt. Je häufiger beschichtet wird, desto kleiner werden die Poren des Filters. Und weil das Material flexibel ist, können aus der Folie diverse Membranmodule hergestellt werden.

 

Statt starrer Röhren, durch die das Filtergut mit hohem Volumenstrom gepumpt werden muss, können hier Scheiben entstehen, die das Filtern durch Rotation unterstützen. Das spart Energiekosten.

 

Um das Filterergebnis noch zu steigern, können auch Spiralwickelmodule hergestellt werden. Deren Filteroberfläche ist größer als die der Scheiben. Das macht den Prozess noch effizienter. Erst die Flexibilität des Edelstahlgewebes macht diese Form möglich. Früher konnten solche Spiralwickelmodule aus Keramik nicht hergestellt werden.

 

Und der Filter kann noch mehr: Weil die Keramik hohe Temperaturen aushält, gleichzeitig porös und hervorragend benetzbar ist, kann die Folie als Separator in Batterien der Zukunft eingesetzt werden. Schon jetzt benötigen Lithium-Ionen-Batterien, z.B. Akkus für Handys, eine sehr dünne poröse Folie für den Austausch zwischen Anode und Kathode.

 

Bisher werden polymere Batterieseparatoren verwendet, die allerdings bei Temperaturen oberhalb von 140 Grad schmelzen. Das kann bei langen Ladevorgängen durchaus vorkommen, insbesondere dann, wenn man an größere Batterien denkt, wie sie einmal für Fahrräder oder sogar Autos eingesetzt werden sollen.

 

Ähnliches gilt für Brennstoffzellen, z.B. bei PKW mit Brennstoffzellenantrieb. Die bisher eingesetzten Membranen sind hitzeempfindlich und zudem noch teuer in der Herstellung. Die keramische BZ-Membran könnte auch hier gute Dienste leisten, da sie bei höheren Temperaturen arbeiten kann und auch sonst viele technische Vorteile hat.

 

Eine Technikumsanlage gibt es schon. Hier werden die Laborentwicklungen auf eine kontinuierliche Anlage übertragen, um die zukünftigen Kunden mit Material zu versorgen und weitere Verbesserungen auszutüfteln. Beteiligt sind neben einem mittlerweile schon 15-köpfigen Team bei der Creavis GmbH und vielen Kollegen bei Degussa auch diverse Universitäten und andere Forschungsinstitutionen.

Pressekontakt: Degussa AG, Communications, Karin Aßmann, Telefon: 069/218-2230 E-Mail: karin.assmann[at]degussa.com

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