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Abschlussbericht
Get PDFIm Zuge der Energiewende wird der Bedarf an Sensorapplikationen für das Wasserstoff-Management von der Herstellung bis zur Betankung und weiteren Anwendungen im Rahmen der Wasserstofftechnologie sprunghaft ansteigen. Beim Einsatz der Sensoren in den Komponenten der Wasserstoffherstellung, des Transportes, der Speicherung und der Nutzung unterliegen die Materialien durch Wasserstoffkorrosion und Wasserstoffdiffusion einer hohen Belastung. Sie müssen aber gleichzeitig isolationsfest und temperaturstabil sein, um den sicherheits-technischen Anforderungen zu genügen. Beim Stand der Technik sind vor allem im Bereich der Niederdrucksensoren auf der Basis metallischer oder Si-Druckmembranen besonders aufwändige Maßnahmen zur Steigerung von Sicherheit und Zuverlässigkeit der Sensoren notwendig. Einen vollständigen Schutz können auch z.B. spezielle Methoden der Au-Beschichtung der frontbündigen Wellmembran nicht bieten, damit wird lediglich eine Verzögerung der Wasserstoffdiffusion in das Übertragungsmedium erreicht. Die Diffusion verstärkt sich noch durch eine Erhöhung der Temperatur und des anliegenden Druckes, so dass für jeden Anwendungsfall eine gesonderte Anpassung der Herstellungstechnologie der Drucksensorelemente erfolgen muss.
Keramische Materialien, die sich durch eine besondere Dichtigkeit und Reaktionsträgheit gegenüber Wasserstoff auszeichnen und bereits z.B. als Membranen in Drucksensoren für die Medizintechnik Anwendung finden, spielen bislang in der Wasserstofftechnik nur eine untergeordnete Rolle. Deshalb haben sich die Partner im Verbundprojekt die Aufgabe gestellt, vollkeramische Lösungen für dieses spezielle Sensortechnik für Niederdruckanwendungen bis 2,5 bar im Bereich der elektrochemischen Wasserstofferzeugung bzw. -verarbeitung in Brennstoffzellen zu entwickeln.
Im Projekt wurden für Wasserstoff-Drucksensoren folgende zwei Aufbaukonzepte entwickelt und hinsichtlich ihrer Applikationseignung verglichen:
i) Sensor aus keramischer Membran und keramischem Grundkörper, die beide separat gefertigt und anschließend mit Spezialglasloten durch Laserstrahllöten gasdicht verbunden werden. Der wesentliche Vorteil dieses Aufbaukonzeptes besteht in der ausschließlichen Verwendung von wasserstoffdichten Keramiken und Glasloten, was sowohl eine hohe Funktionssicherheit als auch Langlebigkeit bietet
ii) Sensor aus einer keramischen Membran und einem Grundkörper aus einer speziellen Polymerkeramik, wobei die Herstellung des Grundkörpers durch Spritzguss unter gleichzeitiger Einbindung der Membran erfolgt. Dieses Aufbaukonzept weist eine besonders einfache und zeitsparende Herstellungstechnologie auf, was eine erhebliche Kostenreduktion ermöglicht
Es handelt sich um die Version 1 des Abschlussberichtes zum gleichnamigen Forschungsvorhaben. Version 2 wird nach Projektabschluss der Partner mit verlängerter Laufzeit zum 30.06.2026 veröffentlicht.In the course of the energy transition, the need for sensor applications for hydrogen management from production to refueling and other applications in the context of hydrogen technology will increase dramatically. When the sensors are used in the components of hydrogen production, transport, storage and use, the materials are subject to high stress due to hydrogen corrosion and hydrogen diffusion. At the same time, however, they must be insulation-proof and temperature-stable in order to meet the safety-related requirements. Given the state of the art, particularly complex measures are necessary to increase the safety and reliability of the sensors, especially in the area of low-pressure sensors based on metallic or Si pressure membranes. Special methods of Au coating the front-flush corrugated membrane, for example, cannot offer complete protection; this only results in a delay in the diffusion of hydrogen into the transmission medium. The diffusion is further increased by an increase in the temperature and the applied pressure, so that the manufacturing technology of the pressure sensor elements must be adapted separately for each application.
Ceramic materials, which are characterized by a particular tightness and inertness towards hydrogen and are already used, for example, as membranes in pressure sensors for medical technology, have so far only played a minor role in hydrogen technology. That's why the partners in the joint project have set themselves the task of developing all-ceramic solutions for this special sensor technology for low-pressure applications up to 2.5 bar in the area of electrochemical hydrogen production and processing in fuel cells.
In the project, the following two design concepts were developed for hydrogen pressure sensors and compared with regard to their suitability for applications:
i) Sensor made of ceramic membrane and ceramic base body, both of which are manufactured separately and then connected in a gas-tight manner using special glass solders using laser beam soldering. The main advantage of this design concept is the exclusive use of hydrogen-tight ceramics and glass solders, which offers both high functional reliability and longevity
ii) Sensor made of a ceramic membrane and a base body made of a special polymer ceramic, the base body being manufactured by injection molding with simultaneous integration of the membrane. This design concept features a particularly simple and time-saving manufacturing technology, which enables significant cost reductions.
This is version 1 of the final report for the research project of the same name. Version 2 will be published after the partners have completed the project with an extended term until June 30, 2026
UNISONO - Sensorsystem für KI-gesteuerte klinische Phänotypisierung mit Stimm-Biomarkern für Herzinsuffizienz
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Sachbericht zum Verwendungsnachweis
Get PDFIm Rahmen des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) innerhalb der Fördermaßnahme „Wasser-Extremereignisse (WaX)“ im Bundesprogramm „Wasser: N“ als Teil der BMFTR-Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit“ (FONA) Verbundvorhabens DryRivers (Laufzeit: 01.02.2022 – 31.01.2025; https://www.bmbf-wax.de/verbundvorhaben/dryrivers/) wurden ökologische Risiken kritischer Niedrigwasserverhältnisse für Fließgewässer systematisch analysiert und in ein modellbasiertes Entscheidungsunterstützungssystem integriert. Der vorliegende Sachbericht stellt die Ergebnisse des Teilprojekts 3 (FKZ: 02WEE1628C) des umweltbüro essen Bolle und Partner GbR vor, das sich auf die niedrigwasserbedingten ökologischen Konsequenzen der biologischen Qualitätskomponente Makrozoobenthos (MZB) konzentrierte. Auf Basis einer an den Bewirtschaftungszielen der EG-Wasserrahmenrichtline (Richtlinie 2000/60/EG; WRRL) orientierten ökologischen Schadensklassifizierung und eines entwickelten mechanistischen Erklärungs-/Wirkungsmodells wurden die Zusammenhänge zwischen sommerlichen Niedrigabflüssen, Wassertemperatur, Fließgeschwindigkeit und Sauerstoffversorgung sowie deren Konsequenzen für die MZB-Bewertung untersucht. Mithilfe des KLIWA-IndexMZB als bioindikatorische Kenngröße und der bewertungsmaßgeblichen Indizes MMI und PTI des Erfassungs- und Bewertungsverfahrens für MZB Perlodes konnten für ausgewählte Gewässerabschnitte der Projektgewässer Selke, Rur und Mittlere Elbe Schwellenwerte und Bewertungsfunktionen zur Prognose niedrigwasserbedingter ökologischer Schäden abgeleitet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere erhöhte sommerliche Wassertemperaturen in Kombination mit verminderten Abflüssen maßgeblich zu Verschlechterungen der MZB-Bewertung beitragen und sich für das Niedrigwasserrisikomanagement quantifizierbar berücksichtigen lassen.As part of the joint project DryRivers, funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMFTR) within the framework of the “Water Extreme Events (WaX)” funding measure in the federal program “Water: N” as part of the BMFTR strategy “Research for Sustainability” (FONA) (duration: February 1, 2022 – January 31, 2025; https://www.bmbf-wax.de/verbundvorhaben/dryrivers/), the ecological risks of critical low-flow conditions for running waters were systematically analyzed and integrated into a model-based decision support system. This technical report presents the results of subproject 3 (FKZ: 02WEE1628C) of umweltbüro essen Bolle und Partner GbR, which focused on the ecological consequences of low-flow conditions on the biological quality component macrozoobenthos (MZB). Based on an ecological damage classification oriented towards the management objectives of the EC Water Framework Directive (Directive 2000/60/EC; WRRL) and a mechanistic explanatory/impact model, the relationships between summer low-flows, water temperature, flow velocity, and oxygen supply, as well as their consequences for MZB assessment, were investigated. Using the KLIWA index MZB as a bioindicator parameter and the MMI and PTI indices of the recording and assessment procedure for MZB Perlodes, which are relevant for the assessment, threshold values and assessment functions for predicting low flow-related ecological damage were derived for selected sections of the project waters Selke, Rur, and Middle Elbe. The results show that increased summer water temperatures in combination with reduced flows in particular contribute significantly to deteriorations in the MZB assessment and can be taken into account in a quantifiable manner for low water risk management
SAM Smart - Sachbericht zum Teilvorhaben der Universität zu Lübeck
No full text[no abstract available
Forschungsvorhaben zur aktualisierten Bewertung von gemeinsam verursachten Ausfällen (GVA) - Auswertung der Betriebserfahrung in deutschen Anlagen im Zeitraum 2019 bis 2022
No full textWenn durch eine gemeinsame Ursache mehrere gleiche Komponenten in einem Kernkraftwerk redundanzübergreifend ausfallen, hat dies erheblichen Einfluss auf den sicheren Betrieb des Kraftwerks. Solche Ereignisse werden als Gemeinsam Verursachte Ausfälle (GVA) bezeichnet. Da solche Ereignisse überwiegend für redundante Sicherheitssysteme relevant sind, wirken sich GVA besonders bei der Beherrschung von Störfällen aus.
GVA-Ereignisse treten in der Betriebserfahrung relativ selten auf. Allerdings haben probabilistische Sicherheitsanalysen (PSA) gezeigt, dass GVA die Wahrscheinlichkeit für Systemfunktionsausfälle, insbesondere bei höher redundanten Systemen, gegenüber mehreren unabhängigen Ausfällen dominieren können. Abhängig von der Art der Anlage und der verwendeten Bewertungsmethode können Ereignisse mit GVA zu mehr als 80 % des Risikos für Gefährdungszustände beitragen /GRS 07/. Die Dominanz von GVA-Ereignissen ergibt sich aus der Tatsache, dass diese Ereignisse die Verfügbarkeit des
Sicherheitssystems um Größenordnungen stärker beeinträchtigen können als das Auftreten von Einzelfehlern. Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Einzelfehlers ist im Allgemeinen deutlich höher, führt bei hoch redundanten Teilsystemen aber nicht zum Versagen des Sicherheitssystems. Demgegenüber stehen aber die weitreichenden Auswirkungen von GVA-Ereignissen, da immer mehrere, ggf. sogar alle, Teilstränge eines Sicherheitssystems gleichzeitig ausfallen. Somit kann unter Umständen die vollständige Funktion des Sicherheitssystems unverfügbar werden
Sachbericht zum Verwendungsnachweis
No full textDie ursprüngliche Aufgabenstellung des Teilvorhabens der cruh21 GmbH – part of Drees & Sommer im Verbundvorhaben TransHyDE_UP3 „Umsetzungsprojekt Helgoland“ bestand in der übergeordneten technischen Projektunterstützung sowie im projektübergreifenden Wissens-, Kommunikations- und Transfermanagement. Ziel war es, die im Verbund erarbeiteten wissenschaftlich-technischen Ergebnisse strukturiert aufzubereiten, zugänglich zu machen und deren Sichtbarkeit innerhalb der Fachöffentlichkeit sowie gegenüber relevanten Stakeholdern zu erhöhen.
Ein zentraler Schwerpunkt lag auf dem Aufbau geeigneter Formate und Strukturen für den fachlichen Austausch zwischen den beteiligten Verbundpartnern, den TransHyDE-Leitprojekten sowie angrenzenden nationalen und internationalen Wasserstoffinitiativen. Dadurch sollten Synergien identifiziert, Redundanzen vermieden und der Erkenntnisgewinn innerhalb des Gesamtvorhabens unterstützt werden.
Darüber hinaus umfasste die Aufgabenstellung die Koordination und Umsetzung von Maßnahmen der Öffentlichkeitsarbeit in enger Abstimmung mit der verbundweiten Kommunikation und Koordination (KoKo). Ziel war es, die Inhalte und Ergebnisse des Umsetzungsprojekts Helgoland konsistent, zielgruppengerecht und wirkungsorientiert zu kommunizieren sowie den Wissenstransfer in Richtung potenzieller Anwender, Industrie, Wissenschaft und Öffentlichkeit zu fördern