MAKSORE

Der im Zuge der Energiewende durch die Bundesregierung beschlossene Atomausstieg und die bis zum Jahre 2035 proklamierte Bereitstellung von Energie mit einem Anteil von 60 Prozent aus erneuerbaren Quellen rücken die Frage nach geeigneten Energiespeichern in den Fokus der Forschung. Insbesondere für die Versorgungssicherheit sind geeignete Energiespeicher von großer Bedeutung, da die Schwankungen der (erneuerbaren) Energiebereitstellung aus heutiger Sicht noch ein großes Problem darstellen und (noch) nicht der ebenfalls Schwankungen unterworfenen Nachfrage gerecht werde können.

Ein großer Schwerpunkt der Forschungsbemühungen liegt derzeit auf elektrochemischen Speichern, wie beispielsweise Lithium-Ionen Batterien. Doch auch die thermischer Speicherung von Energie, wie sie beispielsweise in Form von Abwärme bei vielen Industrieprozessen anfällt, birgt hohes Potential.

Eine Möglichkeit zur Speicherung thermischer Energie stellen Sorptionswärmespeicher dar. So kann beispielsweise Wasserdampf an porösen Zeolithkörpern ad- und desorbieren um je nach Bedarf Energie in Form von Wärme freizusetzen oder zu speichern. Diese Speicher bestehen aus porösen Strukturen, die beispielsweise aus der Flüssigphase auf ein flaches oder strukturiertes Substrat aufgebracht werden können. Hierfür wird eine Dispersion aus einem Lösemittel, dem verwendeten Sorbens und Additiven wie beispielsweise einem Binder verwendet.

Die Ziele der Beschichtung sind hierbei ein reproduzierbarer, homogener Schichtauftrag auf das jeweilige Substrat. Im Trocknungsschritt wird das Lösemittel konvektiv entfernt, sodass sich eine poröse Struktur ausbildet. Deren Mikrostruktur ist entscheidend für die späteren Schichteigenschaften. So sind eine gute Verteilung der einzelnen Komponenten und eine gute (thermische & mechanische) Ankopplung an das Substrat nur zwei Voraussetzungen für gute Produkteigenschaften. In Abbildung 1 sind exemplarisch zwei Schichten gezeigt, welche unter verschiedenen Randbedingungen getrocknet wurden. Anhand der Wölbung ist gut zu erkennen, dass sich in beiden Fällen unterschiedlich starke Spannungszustände ausgebildet haben, die auf starren Substraten insbesondere für dicke Filme zu Rissbildung führen kann.


Abbildung 1: Vergleich der Wölbung einer dünnen (Bildvordergrund) und einer dicken Schicht.

Die Ausbildung der Mikrostruktur kann maßgeblich durch die Trocknungsrandbedingungen, wie beispielsweise der Trocknungstemperatur oder den gasseitigen Stofftransportbedingungen beeinflusst werden. Im Rahmen des vom BMBF finanziell unterstützten Verbundprojektes MAKSORE soll daher ein Beitrag zur Entwicklung und Etablierung geeigneter Prozesse und eines besseren Prozessverständnisses geleistet werden.

MAKSORE wird als Verbundvorhaben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

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