Fraunhofer IKTS

 

Fraunhofer IKTS

 

Forschungsschwerpunkte
Mirco-, Ultra- und Nanofiltration mit keramischen Membranen
  • Materialentwicklung (Oxide, Nichtoxide, Zeolithe, Kohlenstoffe, Ionenleiter, Mischleiter)
  • Verfahrensentwicklung zur Filtration, Pervaporation, Gastrennung und Membranextraktion
  • Modellierung von Reaktionen, Stoff- und Wärmetransport
  • Reaktor- und Anlagenauslegung

 

Material- und Verfahrensentwicklung Katalyse

  • Photokatalyse zur Wasseraufbereitung
  • Katalytische Abgasbehandlung
  • Katalysatorentwicklung für die chemische Verfahrenstechnik

 

Material- und Verfahrensentwicklung elektrochemische Prozesse

  • Elektrochemische Wasseraufbereitung
  • Elektrochemische Verfahren zur Rohstoffgewinnung
  • Korrosion und Scaling

 

Energiesysteme

  • Entwicklung von SOFC- und MFC-Brennstoffzellensystemen
  • Batterietechnik
  • Photovoltaik

 

Biomassetechnologien

  • Stoffliche und energetische Biomassenutzung (Biogas, Bioethanol)
  • Entwicklung von bio- und thermochemischen Konversionsprozessen
  • Biogasentschwefelung und -veredelung (CO2-Abtrennung)

 

autartec®-Kompetenzen Komponenten- und Verfahrensentwicklung für ein chemie- und biologiefreies Wasserver- und -entsorgungssystem
  • Photokatalytische Wasseraufbereitung
  • Elektrochemische Wasseraufbereitung
  • Membranfiltration

 

Thermische Speichertechnologie

  • Material Zeolith-Sorptionsspeicher

 

Elektrische und thermische Energieversorgung
  • Brennstoffzellensystem

 

Bisherige Ergebnisse

 Grauwasserfraktionen
Abb. 1: Grauwasserfraktionen Geschirrspüler, Badewasser, Spüle Küche und Badewasser (von links)



Anlage Elektrolyse
Abb. 2: Versuchsanlage Elektrolyse

Anlage Trinkwasser
Abb. 3: Versuchsanlage Trinkwasser

Keramikschaum
Abb. 4: Keramikschaum

kalorischer Messplatz
Abb. 5: Laboraufbau kalorischer Messplatz

 

Wasserver- und -entsorgungssystem
  • Ermittlung von Grundlagen und Randbedingungen zur Dimensionierung eines Wasserver- und -entsorgungssystems mit hohem Autarkiegrad und hoher Energieeffizienz
  • Beschaffung und analytische Bewertung von Grauwasserproben
  • Planung der Laboranlage zur elektrochemischen und photokatalytischen Wasseraufbereitung (Lastenhefte)
  • Weiterführende analytische Bewertung von Grauwasserproben
  • Nutzeranalyse für Wasserverbrauch und Abwasseranfall
  • Entwicklung und Test synthetischer Grauwässer (abgeschlossene Masterarbeit)
  • Aufbau und Inbetriebnahme eines Aktivitätsmessstandes zur photokatalytischen Bewertung von mit TiO2 beschichteten keramischen Schäumen (im Rahmen einer Masterarbeit)
  • Inbetriebnahme der Laboranlage zur photokatalytischen (Trink)Wasserdesinfektion
  • Durchführung von Materialuntersuchungen (Variation von Trägermaterial, Binder, Kalzinierung,…) sowie Bewertung der Beständigkeit und photokatalytischen Aktivität
  • Inbetriebnahme des Versuchsstands zur Membranfiltration
  • Auswahl und Test unterschiedlicher Membranen (70 nm, 30 nm, 5 nm, 0,9 nm)
  • Konstruktion und Zusammenbau der Elektrolysezelle mit Diamantelektroden
  • Vorbetrachtung zur Architektur des Wasserver- und entsorgungssystems
  • Labortechnische Bewertung der materialtechnischen Stabilität (Auslagerungsversuche)
  • Herstellung unterschiedlicher Probenkörper
  • Variation von Träger- und Beschichtungsmaterial
  • Entwicklung von TiO2-Suspensionen
  • Aufbau der Laborversuchsanlagen zur Bewertung der Photokatalyse und Elektrolyse
  • Aufbau und Inbetriebnahme der Versuchsanlage zur Erprobung der Funktionselemente Grobfiltration und Elektrolyse
  • Entwicklung einer Arbeitsanweisung für die Herstellung keramischer Schäume mit beständiger, photokatalytisch wirksamer Beschichtung
  • umfangreiche technische Recherche hinsichtlich des Einsatzes eines Vakuumtoilettensystems
  • erfolgreicher Test des Simultandesinfektors zur Trinkwasseraufbereitung
  • Beschaffung und Test der Grobfiltrationsstufe
  • Auswahl, Synthese und Charakterisierung von Membranen im Bereich 0,9 bis 450 nm
  • Test der Membranen mit realen und synthetischen Grauwässern als Gravity- und Crossflow-Anwendungen
  • Fortführung der Untersuchungen zur AOP-Stabilität der Membranen (bisher kein Verschleiß feststellbar)
  • Keine weitere der Untersuchung des Funktionselements Elektrolyse auf dem Demonstrator, da niedrige Leitfähigkeiten für einen wirtschaftlichen Betrieb eine Aufsalzung und ggf. Salzrückgewinnung erfordern
  • Erstellung und Fortführung des Anforderungskatalogs "Wasserver- und -entsorgungssystem Demonstrator"
  • Konzeption für den Aufbau der Technikumsanlage sowie für die Konstruktion der Wasserbehälter im Ponton

 

Zeolith-Sorptionsspeicher

  • Entwicklung eines kalorischen Messplatzes
  • Erstellung einer Materialeigenschaftsmatrix (Zeolith, Binder, Zuschlagstoffe)
  • Auswahl von NaY-Zeolithen für die Adsorption/Desorption
    < 200° C und 50 mbar
  • Planung, Aufbau und Inbetriebnahme eines kalorimetrischen Messplatzes
  • Materialsynthese

 

Saisonaler Solarwärmespeicher auf Zeolithbasis

  • Umbau und Optimierung des bereits fertiggestellten kalorischen Messplatzes
  • Abschluss der Synthese und Untersuchung von Zeolithen; Festlegung auf Zeolith FAU (X und Y) auf Grund höchster Adsorptionskapazität
  • Nachweis der Tauglichkeit von Zeolith-FAU-Granalien zur Wärmespeicherung in Wasseradsorptionsversuchen, bei denen Temperaturen >60°C über einen Zeitraum von 4 Stunden erreicht wurden
  • Erste rechnerische Untersuchungen zum Geometriedesign und Beginn von Granulierversuchen zur Synthese von Zeolithgranalien
  • Abschluss der Planung einer Versuchsplattform mit geschlossenem und evakuierbaren Adsorptionsbehälter mit einer geplanten Beladungstemperatur von bis zu 200°C und einer Entladungsarbeitstemperatur von 60°C; Übergabe der Planungsunterlagen an AWAS
  • Reproduzierte Synthese von FAU-Pulvern im Labormaßstab und Übertragung auf vergrößerten Maßstab zur Erzeugung von Adsorbermaterial

 

Aktuelle Arbeiten

Saisonaler Solar-Wärmespeicher auf Zeolithbasis

  • Vollendung der Konstruktion für den Demonstrator für den Langzeitwärmespeicher
  • Fortlaufende Aktualisierung zur Einbindung in das Gebäudekonzept

Wasserver- und -entsorgungssystem WVES

  • Aufbau und Testung des 1:1-Demonstrators

weiteres

  • In enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IVI wurden Treffen der Projektpartner (Bündnisleitung, Arbeitsgruppen, VP2) organisiert und durchgeführt.

 

Nächste Schritte  
Ansprechpartner Dr.-Ing. Burkhardt Faßauer
+ 49 351 2553-7667
burkhardt.fassauer(at)ikts.fraunhofer.de 

Marc Lincke
+49 351 2553-7766
Marc.lincke(at)ikts.fraunhofer.de 

 

Kontakt Winterbergstraße 28
01277 Dresden
Telefon +49 351 2553-7700
Fax +49 351 2553-7600

http://www.ikts.fraunhofer.de/