e-Carbon
Vor dem Hintergrund globaler Megatrends, wie der Verknappung von natürlichen Ressourcen bei einer gleichzeitig zunehmend individualisierten Lebensweise, stellen Energiespeicherung und Leichtbau wesentliche Schlüsseltechnologien unter anderem im Bereich innovativer Mobilitätskonzepte dar. Eine besondere Bedeutung bei der Entwicklung neuer Hightech-Produkte in diesen Branchen am Standort Sachsen spielt der nachhaltige Einsatz von neuartigen anforderungsgerechten Werkstoffen mit hoher Funktionsdichte, wofür Kohlenstofffasern ein enormes Potenzial aufweisen.
Wissenschaftlern der TU Dresden (TUD) ist es gelungen, eine interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe „e-Carbon“ (ESF-SAB 100310387), bestehend aus Chemikern, Textilern und Kunststofftechnikern ins Leben zu rufen, die in den nächsten 3 Jahren, beginnend ab 1. Juli 2017, maßgeschneiderte und multifunktionale Kohlenstofffasern für die Speicherung hoher Energiedichten gemeinsam entwickeln wird. Dieses zukunftsträchtige Projekt wurde von der TU Dresden und der Sächsischen Aufbaubank SAB-ESF aus mehr als 40 Anträgen als zukunftsweisendes Projekt ausgewählt.
Die komplexe Themenstellung wird durch Nachwuchswissenschaftler der TUD vom Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), dem Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM), sowie von der Professur für Anorganische Chemie I (AC1) bearbeitet. Durch die interdisziplinäre Ausrichtung des Konsortiums werden die besten Voraussetzungen mit weltweitem Alleinstellungsmerkmal für eine intensive wissenschaftliche und industrielle Vernetzung der Nachwuchsforscher in neuen Forschungsgebieten mit hoher praktischer Relevanz auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene geschaffen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Qualifizierung und Weiterbildung von Fachkräften für den sächsischen Arbeitsmarkt sowie auf der Ausgründung von Start-Ups und der Übernahme unternehmerischer Verantwortung in der Hochtechnologiebranche.
Mit den neuen Kohlenstofffasern lassen sich nicht nur Steifigkeiten und Festigkeiten noch deutlich erhöhen, sondern die Struktur kann für weitere Funktionen gezielt eingestellt werden. Die Kohlenstofffasern bieten mit ihrer großen inneren Oberfläche, die bisher nicht zugänglich ist, ein enormes Potenzial für Energiespeichersysteme, die zukünftig im Fokus der Nachwuchsforschergruppe stehen werden. Dies wird maßgeblich durch ein skalenübergreifendes interkonnektierendes Porensystem, d.h. mittels durchgängig vernetzter Hohlräume definierter Größe in den Fasern, ermöglicht. Ein bedeutender Vorteil bei der erweiterten Energiespeicherung besteht darin, dass hierbei die mechanischen Eigenschaften der konventionellen Kohlenstofffasern nicht beeinträchtigt werden und die Kohlenstofffasern sowohl als Aktivmaterial als auch als Stromableiter fungieren.
Innerhalb verschiedener Forschungsschwerpunkte der Nachwuchsforschergruppe sollen Energiespeichersysteme auf Basis von Lithium-Schwefel-Batterien mit hoher Energiedichte Anwendung finden und perspektivisch Konzepte zur Übertragung der erarbeiteten Erkenntnisse im Bereich flexibler Doppelschichtkondensatoren mit schneller Energiespeicherung erstellt werden. Mit den Ergebnissen der Nachwuchsforschergruppe soll der industrielle Durchbruch in der Batterietechnik und der Elektromobilität erreicht werden.
© Christian Hüller
Gründer und Leiter des RCCF
NameProf. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif
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