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Wasseraufspaltung mittels Textilelektroden

Wasserstoff soll eine zentrale Rolle in der Energiewirtschaft der Zukunft spielen. Die aktuelle politische Lage in Europa fördert intensiv die Entwicklung von alternativen Energiequellen zum Erdgas. Es wird intensiv erforscht, wie man Wasserstoff erzeugen, lagern, transportieren und in Energie umwandeln kann. Seit langer Zeit wird die elektrolytische Abspaltung von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff untersucht, um diesem Ziel näher zu kommen. Dabei spielen die Elektroden eine kritische Rolle.

Wasser energiearm kochen

Forscher am MIT in den USA sagen, dass sie eine energiesparendere Methode zum Erhitzen von Wasser im Labormaßstab entdeckt haben. Sie schufen drei verschiedene Oberflächenveränderungen, alle in unterschiedlichen Größenordnungen, um das zu erzielen. Diese Modifikationen ermöglichen eine effizientere Methode zum Kochen von Wasser.

Elektrolytische Mitabscheidung von MCrAlX-Schichten

Die Luft- und Raumfahrtindustrie hat spezielle Anforderungen zu Korrosions- und Hitzebeständigkeit. Deshalb werden Leichtmetalle und ihre Legierungen, mit oder ohne funktionelle Beschichtungen, genutzt. Zu den funktionellen Beschichtungen gehören die sogenannten MCrAlY-Beschichtungen. Die MCrAlY-Beschichtungen, die normalerweise durch physikalische Abscheidung aus der Dampfphase mittels Elektronenstrahl oder thermischem Spritzen hergestellt werden, werden häufig zum Schutz von Superlegierungen gegen Hochtemperaturoxidation und Korrosion eingesetzt. Neben Y haben sich auch andere Elemente wie Ta, Hf und Si als nützlich erwiesen. MCrAlY-Beschichtungen (mit M = Co, Ni oder Co/Ni) werden in großem Umfang auf Turbinenschaufeln der ersten und zweiten Stufe sowie auf Düsenleitschaufeln aufgebracht, wo sie als korrosionsbeständige Deckschichten oder als Haftvermittler für Wärmedämmschichten verwendet werden können.

Eigenschaften von Ni-P-W-TiO₂-Beschichtungen

Dispersionsschichten auf Basis von chemisch abgeschiedenem Nickel mit eingelagerten Hartstoffpartikeln – wie Diamant, Borcarbid oder Siliziumcarbid – sind in verschiedenen industriellen Anwendungen längst bewährt. Solche Schichtsysteme weisen exzellente Verschleißbeständigkeit auf. Die Eigenschaften der Dispersionsschichten werden generell neben der Partikelhärte auch entscheidend durch Partikelform, -größe und -verteilung beeinflusst. Dispersionsschichten für den Verschleißschutz sind üblicherweise 20 µm bis 30 µm dick und enthalten 20 – 30 Vol.% Hartstoffpartikel.

Wabtec und der indische Eisenbahnsektor

Die Wabtec Corporation, ursprünglich im Jahr 1869 von Thomas Edison, Louis Faiveley und George Westinghouse als Westinghouse Air Brake Co. gegründet, hat eine der größten ausländischen Direktinvestitionen im Eisenbahnsektor in Indien getätigt. Wabtec, deren Produktionskapazitäten in Indien gewachsen sind, plant, Indien zum Produktionszentrum für den Export von Diesellokomotiven, elektrischen Komponenten und einer Reihe anderer Produkte zu machen. Wabtec unterhält eine Fertigungsstätte für Diesellokomotiven in Marhowra im nördlichen Bundesland Bihar und ein Drittel seines weltweiten Ingenieurteams ist in Indien stationiert.

Das Team prüft Komponenten, digitale Lösungen, Gleisinstandhaltung und Elektrifizierung über Ländergrenzen hinweg. Außerdem hat Wabtec zwei Lokomotiv-Wartungshallen in Roza, Uttar Pradesh und Gandhidham, Gujarat sowie mehreren anderen Standorten im ganzen Land. Wabtec’s India Technology Center wurde im Oktober 2021 in Bengaluru eingeweiht. Im Januar wurde das Geschäft mit Eisenbahn-Reibbelägen von Masu für 34 Mio. Dollar übernommen, um das Bremsengeschäft zu stärken. Derzeit liefert das Unternehmen Bremssysteme für indische Lokomotiven und LHB-Wagen.

ZF expandiert in Indien

Die Gruppe ZF Friedrichshafen hat sich verpflichtet, in den kommenden zehn Jahren mehr als 200 Mio. Euro in Indien in die Nutzfahrzeugsparte zu investieren. Sie wird in Orgaddam am Stadtrand von Chennai einen neuen Produktionsstandort errichten, der für das produktionsbezogene Anreizprogramm (Production-Linked Incentives) der indischen Regierung ausgewählt wurde.

ZF beschäftigt viele Tausende Mitarbeiter in Indien, u. a. Software-Ingenieure

ZF beschäftigt in Indien schon 6500 Mitarbeiter in allen Geschäftsbereichen. Allein für die Commercial Vehicle (CV)-Division hat ZF 300 Software-Ingenieure eingestellt, die eine entscheidende Rolle für die Zukunft der Mobilität spielen werden, und das Unternehmen ist dabei, ein neues Werk zu errichten, um in diesem Jahrzehnt zu wachsen.

All-in-One-Beschichtungssystem von Sifco

Tragbares All-in-One BeschichtungssystemSifco ASC aus Independence, Ohio, ist mit Sifco India auch im indischen Ahmedabad tätig. Der Global Player im Bereich der selektiven Galvanotechnik hat mit dem Advanced Solution Control System (ASCS) ein neues tragbares All-in-One-Beschichtungssystem mit tropffreier Technologie auf den Markt gebracht.

Dank der tropffreien selektiven Beschichtung fließen alle chemischen Lösungen durch die sogenannten SmartWerkzeuge und saugen sich voll, bevor sie in das Lösungsmanagementsystem des Wagens zurückgeführt werden – direkt an der Oberfläche des Werkstücks. Das Ergebnis ist eine sauberere, umweltfreundlichere und von Natur aus sicherere Arbeitsumgebung.

Dieses innovative System ist vollständig transportabel und kann direkt zum jeweiligen Teil oder zur jeweiligen Komponente gebracht werden. Neben der Steigerung des Durchsatzes und der Produktivität bietet das verringerte ergonomische Risiko auch große Sicherheitsvorteile für Bediener und Mitarbeiter. Die Belastung durch Dämpfe und Chemikalien wird erheblich reduziert und die Abfallmenge verringert, da weniger Abdeckungen, Abdeckmaterialien und Reinigungsmittel benötigt werden. Durch eine stärkere Automatisierung können die Zykluszeiten optimiert werden, Daten werden in Echtzeit aufgezeichnet, die Wiederholbarkeit von einem Techniker zum nächsten wird erhöht und menschliche Fehler werden minimiert.

Das ASCS ist derzeit in zwei Größen, Nano und Prime, erhältlich. Beide wurden entwickelt, um die bestehenden Vorteile der selektiven Beschichtung weiter auszubauen, darunter in-situ-Reparaturen und reduzierte Maskierungs- und Ausfallzeiten. Das manuelle Nano wurde für einfache Arbeiten mit zwei oder weniger Prozessschritten entwickelt und verwendet die TechnoPlate mit ihrem abnehmbaren Regler, der es den Technikern ermöglicht, die Strom- und Spannungswerte kontinuierlich zu überwachen, ohne sich umdrehen zu müssen. Zu den empfohlenen Anwendungen gehören Eloxieren, ZinkNickel, Kadmium und Passivierung.

Sifco-Werkzeugpalette

Das Prime, eine Erweiterung des Nano, ist für komplexere Anwendungen geeignet und kann bis zu neun verschiedene Beschichtungslösungen aufnehmen. Dieses vollautomatische System ist mit einem HMI-gesteuerten Gleichrichter ausgestattet, der es den Technikern ermöglicht, jeden Prozessschritt zu programmieren, den Betrieb kontinuierlich zu überwachen und Daten in Echtzeit zu protokollieren. Der Wagen verfügt außerdem über eine einzigartige Cleaning-in-Place-Funktion, die das potenziell schädliche Vermischen von Chemikalien verhindert. Das Prime nimmt die Stellfläche einer Standardpalette ein.

Sifco Werkzeuge decken eine Vielzahl von Geometrien und Kontaktflächen ab, die von 0,07 dm² bis zu 1 dm² reichen. Dafür wurden verschiedene tropffreien Anoden entwickelt. Mit den zum Patent angemeldeten SmartWerkzeugen kann die Ablagerung im Gegensatz zum herkömmlichen Bürstenbeschichtungsverfahren in jeder Ausrichtung plattiert werden – horizontal, vertikal und auf dem Kopf stehend, ohne dass sich die Leistung oder das Ergebnis ändern. Die Werkzeuge können miteinander kombiniert werden, um unendlich formveränderliche, skalierbare Elektroden zu bauen, die auch den spezifischsten Beschichtungsanwendungen gerecht werden.

BASF hat ihr Automotive Coatings Application Center im Coatings Technology Center in Mangalore in Indien erweitert. Es ist ein wichtiger Bestandteil der bestehenden Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen (F&E) von BASF für Fahrzeuglacke. Das Automotive Coatings Application Center erstreckt sich über eine Fläche von 400 Quadratmetern und ist mit Ausrüstung auf dem neuesten Stand der Technik ausgestattet, darunter hochpräzise klimatisierte Spritzkabinen und elektrostatische Rotations-Glockenzerstäuber sowie ein modernes Schnellanschlusssystem für elektrostatisches Lackieren. Die Einrichtung wurde speziell für kundenorientierte F&E-Aktivitäten sowie für die originalgetreue Simulation von OEM-Lackierbetrieben konzipiert.

Neue indische 3D-Druck-Politik

Indien will sich auf vielen Ebenen als globales Zentrum etablieren, darunter in den Bereichen Automobil, Halbleiter, Impfstoffe, 3D-Fertigung und E-Mobilität. Bei der 3D-Fertigung versucht die indische Regierung, die Akzeptanz von Additive-Manufacturing in Indien zu erhöhen. Um dieses Ziel zu erreichen, fokussiert sie sich darauf, die Fertigungskapazitäten zu verbessern, die Herstellung ausländischer Technologien in Indien zu fördern sowie einheimische Hersteller, die ein nachhaltiges AM-Ökosystem auf nationaler und globaler Ebene etablieren wollen, zu fördern und zu motivieren. Dazu gehört es auch, den Export und Re-Export von Maschinen, Materialien und AM-produzierten Waren und Dienstleistungen zu fördern, während dem Import für den inländischen AM-Markt entgegengewirkt wird. Der Anteil des indischen AM-Marktes soll bis 2025 auf 5 % des Weltmarktes erhöht werden.

Feuervergoldung in Nepal

Die Technik der Feuervergoldung ist in vielen Zivilisationen seit langem bekannt. In Nepal scheiden Handwerker Goldschichten auf Metall (z. B. Kupfer) ab, indem die auf die Metalloberfläche aufgetragene Goldamalgam-Paste erhitzt wird. Mit Hilfe von modernen analytischen Methoden wurde an der Tribhuvan Universität bei der Feuervergoldung mit einem Gold-Quecksilber Amalgam (1:4 bis 1:5 Gewichtsverhältnis) festgestellt, dass eine polykristalline Goldschicht gebildet wird. Die Porosität lag im Submikronbereich. Die Auswirkungen der doppelten Beschichtung von Goldamalgamschichten, des Polierprozesses und der Eisenoxidbehandlung auf die Goldschicht wurden auch untersucht. Es wurde festgestellt, dass der optische Reflexionsgrad mit zunehmender Oberflächenglätte durch die doppelte Beschichtung und das Glätten zunimmt.

Der Goldglanz wurde außerdem durch eine Eisenoxidbehandlung aufgrund der erhöhten Reflexion im roten Spektralbereich verstärkt.

Quelle: Indian J. Pure Appl. Phys. 60 (2022), pp. 117–123

2D-Tinte

2D-Materialien weisen eine große Bandbreite an physikalischen und chemischen Eigenschaften auf. Die meisten dieser Materialien können entweder in einer Lösung synthetisiert werden oder aus einem Schichtkristall in einer Flüssigkeit herausgelöst werden. Jedoch stellt sich heraus, dass die Verarbeitung von 2D-Materialien zu druckbaren oder lackierbaren Tinten für die Herstellung von funktionellen Geräten recht schwierig ist. Grund dafür ist das Verhalten der Suspension in beiden Fällen, wobei laut DLVO-Theorie die Konzentration der Nanoblätter in den Suspensionen eine Obergrenze hat, über der die Suspension instabil wird. Additive müssen trotzdem in hohen Konzentrationen verwendet werden, um die Probleme bei der Verarbeitung zu lösen, aber sie verschlechtern die elektronischen Eigenschaften der Materialien drastisch. Um die Zusatzstoffe zu entfernen, kann eine Hochtemperaturbehandlung nach der Abscheidung eingesetzt werden, was jedoch den Herstellungsprozess verkompliziert und die Auswahl der Materialien eventuell einschränkt.

Anwendungsmöglichkeiten für vdW-Tinte

Arbeitsgruppen aus EMPA, EPFL und ETHZ in der Schweiz haben unter Ausnutzung der einzigartigen Eigenschaften von 2D-Materialien eine universelle Strategie für die Formulierung von Tinten ohne Zusatzstoffe entwickelt, bei der die Rolle der Zusatzstoffe durch van-der-Waals-­Wechselwirkungen (vdW) übernommen wird. In dieser neuen Klasse von sogenannten vdW-Tinten werden die Lösungsmittel in dem miteinander verbundenen Netzwerk der 2D-Materialien dispergiert, wodurch die durch die Dispersion bedingten Einschränkungen bei der Auswahl der Lösungsmittel minimiert werden. Das Fließ­ver­halten der Tinten und die mechanischen Eigenschaften der resultierenden Filme werden hauptsächlich durch die zwischenliegenden vdW-Attraktionen gesteuert. Die Struktur der vdW-Tinten, ihre rheologischen Eigenschaften und das Filmbildungsverhalten werden in der Veröffentlichung im Detail diskutiert. Die großtechnische Herstellung und Formulierung der vdW-Tinten für die wichtigsten Druck- und Beschichtungsmethoden mit hohem Durchsatz sowie ihre Anwendung für die Herstellung funktioneller Filme/Geräte bei Raumtemperatur werden demonstriert.

Quelle: Adv. Mater. 34 (2022), 2103660

Zink-Anoden und Dendriten-Bildung in Akkus

Wässrige Zink-Ionen-Batterien gelten aufgrund ihrer geringen Kosten und hohen Sicherheit als optimale Kandidaten für stationäre Energiespeichersysteme. Es ist jedoch bekannt, dass Zink leicht zu Dendriten anwachsen kann, was zu einer eingeschränkten Zyklusleistung und einem schnellen Ausfall der Batterien führt.

Wissenschaftler an der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi-Arabien haben eine neue Strategie zur Überwindung des Dendritenproblems vorgeschlagen, bei der ein selektiv polarisiertes ferroelektrisches Polymermaterial (Poly(vinyliden- fluorid-trifluorethylen) (P(VDF-TrFE)) als Oberflächenschutzschicht auf Zinkanoden eingesetzt wird. Eine solche polarisierte ferroelektrische Polymerschicht kann eine örtlich konzentrierte Zinkionenverteilung entlang der beschichteten Oberfläche und damit das horizontale Wachstum von Zinkplatten ermöglichen.

Als Ergebnis weisen symmetrische Zinkbatterien, die solche Anoden verwenden, eine lange Zykluslebensdauer bei 0,2 mA cm-2, 0,2 mA.h cm-2 für 2000 Stunden und eine hohe Ratenleistung bis zu 15 mA cm-2 auf. Die vollständige Zelle (einschließlich einer Zn-MnO2-Batterie und eines Zink-Ionen-Kondensators) auf der Grundlage dieser Anode wurde demonstriert. Andere Metallanoden könnten unter Ausnutzung der Polymerferroelektrizität geschützt werden, so die Autoren. Es wäre interessant zu beobachten, ob solche Erkenntnisse auch für die Galvanotechnik von Bedeutung sein könnten.

Sonstiges

Neuigkeiten aus Indien gibt es auch im E-Bike-Segment: Die TVS Motor Company aus Chennai übernimmt die Mehrheit der Swiss E-Mobility Group (SEMG). Die Absicht scheint klar: Der vor allem im Roller-Segment starke Massenproduzent will in Europa im boomenden E-Bike-Markt Fuß fassen.

Das Prüf- und Zertifizierungsunternehmen TÜV SÜD hat im Dezember 2021 den Grundstein für eine neue Einrichtung zur Prüfung und Zertifizierung von elektrischen und elektronischen Produkten sowie medizinischen Geräten in Bengaluru gelegt.

Diese neue integrierte Büro- und Laboreinrichtung soll Anfang 2023 fertiggestellt werden. Die mit einer Investition von 15 Mio. EUR errichtete Anlage umfasst 70.000 m² und wird die zweite Laboreinrichtung in Bengaluru sein.

Um eine vertrauenswürdige Elektronik-Wertschöpfungskette in den Bereichen der Anwendung von Herstellungs- und Verpackungstechnologien zu etablieren, wird ein Programm für die Errichtung von Verbindungshalbleiter-/Silizium-Photonik-/Sensorfabriken und Halbleiter-Montage-, Test-, Markierungs- und Verpackungsanlagen (ATMP)/OSAT-Anlagen in Indien umgesetzt. Zur Produktion von Halbleitern und Displays in Indien hat die indische Regierung 5 Anträge bekommen. Vedanta in JV mit Foxconn, IGSS Ventures Pte mit Hauptsitz in Singapur und ISMC haben Vorschläge für Halbleiterfabriken eingereicht. Die Anträge wurden für die Errichtung von Halbleiterfabriken im Bereich von 28 nm bis 65 nm mit einer Kapazität von ca. 120.000 Wafern pro Monat und einer voraussichtlichen Investition von 13,6 Mrd. US-Dollar eingereicht, wobei eine steuerliche Unterstützung der Zentralregierung in Höhe von fast 5,6 Mrd. US-Dollar beantragt wurde. Vedanta und Elest haben Anträge für Display-Fabriken mit einer voraussichtlichen Investitionssumme von 6,7 Mrd. US-Dollar gestellt und um steuerliche Unterstützung der Zentralregierung in Höhe von fast 2,7 Mrd. US-Dollar gebeten. Im Rahmen des Programms für die Errichtung von Display-Fabriken in Indien wurden Anträge für die Errichtung von TFT-LCD-Display-Fabriken der Generation 8.6 sowie von Display-Fabriken der sechsten Generation für die Herstellung von hochmodernen AMOLED-Displays eingereicht, die in modernen Smartphones verwendet werden. Vier weitere Unternehmen, nämlich SPEL Semiconductor Ltd, HCL, Syrma Technology und Valenkani Electronics, haben sich im Rahmen dieses Programms für die Halbleiter-Verpackung registriert. Ruttonsha International Rectifier hat sich im Rahmen dieses Programms für Verbindungshalbleiter registriert.

Strom aus erneuerbaren Energiequellen in Indien

Das anspruchsvolle Ziel, bis zum Jahr 2030 mindestens 40 % der gesamten installierten Stromkapazität aus erneuerbaren Energiequellen zu erzeugen, wurde in Indien schon im November 2021 erreicht. Dazu hat im Wesentlichen die liberale Politik der Regierung bei ausländischen Investitionen und den sogenannten Green Energy Corridor (GEC)-Projekten beigetragen.

Nanoskala 3D-Printing

In einer Zusammenarbeit zwischen ETH Zürich, NTU Singapur und der Oldenburger Universität haben Wissenschaftler ein Verfahren für Nanoskala 3D-Printing entwickelt. Nanoskala 3D-Printing wird als eine alternative Fertigungstechnik für eine Reihe von Anwendungen in Elektronik, Nanooptik, Sensorik, Nanorobotik und Energiespeicherung gesehen. Unter den vorhandenen 3D-Druckverfahren im Nanomaßstab ist die Stereolithografie wahrscheinlich das fortschrittlichste Verfahren zur Herstellung komplexer Objekte, die aus Voxeln mit Abmessungen von bis zu 65 nm bestehen.