Die Frage, wie zuverlässig der Flammschutz von Kunststoffen dann wirkt, wenn Kunststoffprodukte einige Jahre im Innen- und Außenbereich im Einsatz sind und dabei verschiedensten klimatischen Beanspruchungen ausgesetzt waren, wurde bislang nur wenig untersucht. Mögliche Auswirkungen von Witterungseinflüssen auf flammgeschützte Polymere sind, dass die Flammschutzmittel abbauen, migrieren, ausgewaschen werden, oder durch Wechselwirkung mit weiteren Additiven oder mit den Alterungsprodukten der Polymermatrix in ihrer Wirkung nachlassen. An dieser Stelle bestand großer Forschungsbedarf, um zufriedenstellend an den Punkt zu gelangen, die Beständigkeit der Flammschutzeigenschaften eines Produktes über seine Lebensdauer garantieren zu können. Ziel des Forschungsvorhabens war die systematische Untersuchung der Langzeitstabilität der Flammschutzwirkung von halogenfrei flammgeschützten Polymeren unter diversen Witterungseinflüssen. Dazu wurden die Schädigungsmechanismen der Polymere und der Flammschutzmittel sowie die auftretenden Wechselwirkungen analysiert, um ein Verständnis für die ablaufenden Prozesse zu entwickeln und Empfehlung für die Reduzierung der Alterung zu erarbeiten. Gegenstand der Untersuchungen waren verschiedene Flammschutz-Konzepte, die miteinander verglichen wurden. Die Erarbeitung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermöglichte die Beschreibung der Empfindlichkeiten und den Vergleich zwischen den verschiedenen Systemen. Darauf basierend wurden für die verschiedenen FSM spezifische Leitlinien für die Optimierung der Langzeitstabilität des Flammschutzes erstellt.
Aktualisiert: 2021-04-15
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Für Stromschienen werden in der Regel Aluminium- oder Kupferwerkstoffe eingesetzt. Auf Grund des hohen und stark schwankenden Kupferpreises soll zukünftig vermehrt Aluminium als Leiterwerkstoff verwendet werden. Gleichzeitig führt die Entwicklung hin zu höheren Leistungsdichten und höheren Betriebstemperaturen von bis zu 140 °C. Stromschienen werden in der Regel als Schraubenverbindungen gefügt. Zurzeit eingesetzte Aluminiumlegierungen weisen jedoch einen zu niedrigen Kriechwiderstand und dadurch ein signifikantes Nachlassen der Verbindungskraft auf. Dies kann zum Versagen der Verbindung führen.
Der Inhalt dieser Arbeit untersucht die gezielte Ausscheidung von temperaturstabilen Dispersoiden in Al-Mn-Legierungen, wodurch der Kriechwiederstand sowie die elektrische Leitfähigkeit erhöht wird. Es werden grundlegende Erkenntnisse zum Ausscheidungsverhalten von Dispersoiden in Al-Mn-Legierungen gewonnen. Die in-situ Messung der thermischen Leitfähigkeit mittels Laser Flash Analyse wird erstmals beschrieben und erfolgreich auf die Untersuchung der Dispersoidbildung übertragen. Die erzielten Ergebnisse dienen dazu, eine angepasste Homogenisierung für eine gezielte Dispersoidausscheidung in Al-Mn-Legierungen zu entwickeln. In der Legierung Al Mn0,5Mg0,5 wird ein hoher Volumenanteil feiner Dispersoide erreicht. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften stranggepresster Stromschienen werden signifikant verbessert. In Langzeitversuchen mit stromdurchflossenen Schraubenverbindungen wird im Vergleich zur aktuell eingesetzten Legierung Al MgSi ein deutlich geringerer Verbindungskraftabbau sichtbar. Zusammen mit der erhöhten elektrischen Leitfähigkeit ist die Legierung Al Mn0,5Mg0,5 ein vielversprechender Werkstoff für langzeitstabile elektrische Verbindungen.
Aktualisiert: 2020-01-28
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Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der Langzeitstabilität von CIGS-Dünnschichtsolarzellen. Basis der Untersuchungen sind beschleunigte Alterungstests. Eine elementare Erkenntnis der beschleunigten Alterungstests war, dass das Verhalten bei tiefen Temperaturen im Ausgangszustand nach Dauertests bei Raumtemperatur auftritt. Eine Barriere am Rückkontakt wurde als ursächlicher Degradationsmechanismus ermittelt. Auf dieser Erkenntnis basierend wurde ein Modell zur Beschreibung des Zellverhaltens über den gesamten Temperaturbereich entwickelt und eingeführt. Hauptbestandteil des „Phototransistormodells“ ist eine Barriere am Rückkontakt. Damit konnte eine neue Methode zur Bestimmung der Barriere am Rückkontakt entwickelt werden. Als Ursache für die beobachteten Veränderungen der Zellcharakteristika wurde eine Erhöhung der Barriere am Rückkontakt identifiziert. Durch Messungen und Simulationen konnte ein direkter Zusammenhang zwischen der N1-Stufe in der Admittanzspektroskopie und der Barriere am Rückkontakt hergestellt werden. Das beobachtete Verhalten von Zellen bei einem Dauertest unter negativer Spannung konnte mit dem Punch-Through Effekt erklärt werden. Die Dauertests ergaben keine erhebliche Verschlechterung der Lebensdauer, die Langzeitstabilität ist dem zu Folge nicht als kritisch zu bewerten.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Brennstoffzellen sind ein Versprechen für die Zukunft dank moderner Technik und noch großem Verbesserungspotential. An dieser Stelle setzt diese Arbeit ein und entwickelt eine neue Klasse von Materialien in Hinblick auf ihren Einsatz in Brennstoffzellen. Der resultierende Verbundwerkstoff liegt in Form einer dünnen und flexiblen Membrane vor und wird hinsichtlich seines Aufbaus beschrieben. Die Beschreibung erklärt die stofflichen Eigenschaften und findet darin die optimalen Parameter für den Einsatz der Membranen als Elektrolyt in einer Brennstoffzelle. Besonderer Augenmerk liegt in der Untersuchung der Langzeitstabilität sowie dem Verhalten bei sich zyklisch ändernden Umgebungsbedingungen.
Aktualisiert: 2023-03-27
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