Enhancing hydrogen evolution activity of Au(111) in alkaline media through molecular engineering of a 2D polymer

The electrochemical splitting of water holds promise for the storage of energy produced intermittently by renewable energy sources. The evolution of hydrogen currently relies on the use of platinum as a catalyst—which is scarce and expensive—and ongoing research is focused towards finding cheaper alternatives. In this context, 2D polymers grown as single layers on surfaces have emerged as porous materials with tunable chemical and electronic structures that can be used for improving the catalytic activity of metal surfaces. Here, we use designed organic molecules to fabricate covalent 2D architectures by an Ullmann-type coupling reaction on Au(111). The polymer-patterned gold electrode exhibits a hydrogen evolution reaction activity up to three times higher than that of bare gold. Through rational design of the polymer on the molecular level we engineered hydrogen evolution activity by an approach that can be easily extended to other electrocatalytic reactions.Fil: Alexa, Patrick. Max Planck Institute for Solid State Research; AlemaniaFil: Lombardi, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Física de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Física de Rosario; ArgentinaFil: Abufager, Paula Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Física de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Física de Rosario; ArgentinaFil: Busnengo, Heriberto Fabio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Física de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Física de Rosario; ArgentinaFil: Grumelli, Doris Elda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Vyas, Vijay S.. Max Planck Institute for Solid State Research; Alemania. Marquette University; Estados UnidosFil: Haase, Frederik. Max Planck Institute for Solid State Research; Alemania. Kyoto University. Institute for Integrated Cell-Material Sciences; JapónFil: Lotsch, Bettina V.. Max Planck Institute for Solid State Research; Alemania. University of Munich. Department of Chemistry; AlemaniaFil: Gutzler, Rico. Max Planck Institute for Solid State Research; AlemaniaFil: Kern, Klaus. Max Planck Institute for Solid State Research; Alemania. École Polytechnique Fédérale de Lausanne; Suiz

Prozesssimulation des neuen Umformverfahrens Lochwandungsfurchen: Poster präsentiert auf der 24. Sächsischen Fachtagung für Umformtechnik, SFU 2017; Werkstoffe und Komponenten für den Fahrzeugbau, Freiberg, 6. bis 7. Dezember 2017

Die vorliegende Arbeit mit dem Titel „Prozesssimulation des neuen Umformverfahrens Lochwandungsfurchen“ erschließt die umformtechnischen Grundlagen des innovativen Formgebungsprozesses zur Herstellung zylindrischer Bohrungen mit hohem Traganteil. Der Furchprozess zum Aufwurf einer Materialwulst wird unmittelbar mit dem nachgelagerten Glattdrücken der Bohrungswandung kombiniert. Ausgehend von der elementargeometrischen Betrachtung der Werkstückgeometrie und des Werkstoffflusses werden parametrische Auslegungsgleichungen für dreieckige und trapezförmige Gewindeprofile erarbeitet. Anschließend werden die ermittelten Geometrieparameter in ein vollständig parametrisiertes CAD-Modell des Formwerkzeuges überführt. In Anlehnung an erfolgte Stichversuche wird ein dreidimensionales numerisches Prozessmodell erstellt und abgeglichen. Abschließend werden ausgewählte Geometrieparameter variiert und deren Auswirkung auf das Umformergebnis betrachtet. Somit wird ein Beitrag zum Prozessverständnis und der fundierten Auslegung des Umformverfahrens „Lochwandungsfurchen“ geleistet

Kunststoff-Hinterspritzen von CVD-Diamantfolien

A promising research approach for the significant reduction of abrasive and adhesive tool wear as well as for the reduction of the coefficient of friction during the forming of aluminum alloys are sufficiently smooth or smoothed CVD diamond coatings. By com-bining the CVD diamond deposition and injection molding processes, the otherwise necessary post-processing of the rough CVD diamond layer can be saved through clever process design. The most important advantage is that any 3D complex tool sur-faces can be provided with a smooth CVD diamond as wear protection layer without any major effort. The otherwise usual intermediate layers can be omitted. As a side ef-fect, the microform closure of the plastic melt with the rough growth side of the diamond surface results in a high adhesive strength of the diamond layer

Hochintegrierte Bodengruppe in Leichtbauweise: Vortrag gehalten beim Kongress des Forums ElektroMobilität, 10.-11. März 2015, Berlin

Die Umstellung der Fahrzeugantriebe weg von fossilen Energieträgern zugunsten hoch effizienter elektrischer Speicher und Motoren wirkt sich neben dem Antriebsstrang selbst auf eine Vielzahl weiterer Systeme aus. War bei konventionell angetriebenen Fahrzeugen aufgrund des begrenzten Wirkungsgrades der Verbrennungskraftmaschine noch Abwärme und damit thermische Energie in großem Umfang vorhanden, stellt der gute Wirkungsgrad des Antriebes für die Klimatisierung der Elektrofahrzeuge eine Herausforderung dar. Um die aufgrund der im Vergleich zu Benzin oder Diesel geringeren Energiedichte ohnehin knappen Energievorräte zu schonen, gilt es die anfallenden Wärmemengen effizient einzusetzen. Spezifisch für die elektrischen Speicher ist ein streng limitiertes Temperaturfenster, in dem die Kapazität einerseits ausreichend Leistung abgeben kann, ohne andererseits beschleunigte Alterungsprozesse in Kauf nehmen zu müssen. Dieser ‚Wohlfühlbereich‘, der bisher vorrangig den Passagieren geboten wurde muss nun also auch für die elektrischen Speicher sichergestellt werden. Betrachtet man diese Problemstellung vor dem Hintergrund der limitierten Energievorräte an Bord eines Elektrofahrzeugs, so wandelt sich die Fahrzeugklimatisierung zu einem gesamtheitlichen Thermomanagement. Um die Forderung nach einer effizienten Nutzung der Abwärme umzusetzen, sind kurze Wege für die Wärmeübertragung und eine Minimierung der Übergangswiderstände erforderlich. Das Fraunhofer IWU setzt in diesem Zusammenhang auf eine adaptronische Wärmeleitstruktur, die mithilfe thermischer Formgedächtnislegierungen angesteuert wird. Diese erlaubt eine Anpassung an verschiedene Betriebszustände und wird so in die Fahrzeugstruktur implementiert, dass sich aufgrund der Funktionsintegration ein erheblicher Leichtbaueffekt gegenüber den Einzelkomponenten erzielen lässt. Das Batteriesystem ist dabei modular aufgebaut und in eine Fachwerkstruktur eingebettet, die durch optimierte Lastpfade und zugeschnittene Materialeigenschaften für eine ausgezeichnete Crashsicherheit sorgt. Dabei kommt unter anderem die Presshärtetechnologie zum Einsatz. Durch eine ortsaufgelöste Insitu-Wärmebehandlung können Bereiche höchster Festigkeit und Bereiche mit günstigen Fügeeigenschaften in einer Komponente abgebildet werden

Projekt 1: Hochintegrierte Bodengruppe

Fahrzeuge mit elektrifiziertem Antriebsstrang verfügen aufgrund der Begrenzungen hinsichtlich Bauraum, Gewicht und Kosten für die Batterie über einen stark limitierten Energievorrat. Dadurch spielt die Energieeffizienz der eingesetzten Systeme eine entscheidende Rolle. Durch den Wegfall des Verbrennungsmotors als Wärmequelle bzw. die reduzierte Wärmeleistung eines Range-Extenders muss insbesondere beim Thermomanagement auf die effiziente Nutzung der vorhandenen Ressourcen Wert gelegt werden. Die im Rahmen des Forschungsprojektes entwickelte Systemlösung zielt auf eine möglichst hohe Synergie zwischen der thermischen Regulierung des Batteriesystems und der Klimatisierung des Fahrgastinnenraums

Performance Presswerk: Verbundprojekt 2

Das Verbundprojekt InnoCaT2 ist Teil der Innovationsallianz Green Carbody Technologies (InnoCaT). Über die Projektlaufzeit von 3 Jahren wurden Konzepte erarbeitet, die eine signifikante Einsparung der zur Herstellung einer Karosserie notwendigen Ressourcen ermöglichen. Die Themenfelder umfassten dabei Innovationen in den Bereichen Werkstoff, Werkzeugsystem, Fertigungskonzept und Anlagentechnik. Ausgehend von der Erfassung des Ist-Standes wurden Handlungsschwerpunkte im Bereich Materialeinsatz und im Energiebedarf der Fertigungsanlagen abgeleitet. Zum Vergleich der Technologieketten wurde eine ganzheitliche Betrachtung gewählt, wodurch sich der Primärenergiebedarf als zentrale Zielgröße etabliert hat

Methodik und Algorithmus zur Ableitung von Bahnkurven für die Inkrementelle Blechumformung (IBU) mit erweiterten Umformgrenzen

In incremental sheet metal forming, the workpiece is formed successively. The forming zone is localized and moves over the workpiece according to the tool movement. Similar to the metal spinning process, this results in local material thinning and even material failure. In order to be able to produce more complex workpieces, a homogeneous distribution of the material thinning and thus an even wall thickness is aimed for. An advantageous procedure for the "stepwise" shaping of the final geometry is derived from the consideration of a component cross-section. From the geometric considerations, conclusions are derived on the choice of the largest possible mandrel and the reduced material thinning by the step-by-step approximation of the component geometry. The methodical approach can be automated using current computer technology. The result is an algorithm for generating the NC path curves from the desired component geometry

Tailored fiber placement for thermoplastic composites using a cost-effective process route

Die Technologieentwicklung zur Herstellung variabel axialer 3D-Faserkunststoffverbund (FKV)-Bauteileberuht auf der Nutzung der Tailored Fiber Placement (TFP)-Technologie und der inkrementellen Blechumformung (IBU). Abgebildet wurde die vollständige Prozesskette der Verbundherstellung, angefangen bei der Materialentwicklung. Erstmalig wurden hierzu am IPF Glasfasern simultan mit den Hochleistungskunststoffen PBT bzw. PPS zu Hybridgarnen mit angepasster Schlichte gesponnen. Um die mechanischen Eigenschaften der FKV-Bauteile mit komplexer, räumlich gekrümmter Geometrievoraussagen zu können, wurde eine bestehende Methode zur Erstellung hochgradig anisotroper, numerischer Simulationsmodelle weiterentwickelt. Ausgehend von einem ebenen TFP-Ablagemusterkönnen nun erstmalig automatisiert räumlich gekrümmte FE-Simulationsmodelle mit lokal angepasster Dickenverteilung und Faserorientierung erstellt werden. Dank der inkrementellen Blechumformung am IWU entstanden unter minimalem Material- und Energieeinsatz leichte metallische Formschalen, die zur Konsolidierung genutzt wurden. Die Entwicklung zur Konsolidierung der komplexen Bauteilgeometrien erfolgte bei SIRRIS, wobei teilweise unter Druck, Vakuum und Temperatur in einem Autoklaven, teilweise nur unter Nutzung von Vakuum und Temperatur in einem Ofen gearbeitet wurde. Als Bauteildemonstratoren wurden neben einer Sattelgeometrie der Leichtbauhocker L1 sowie ein Fußprothesenschaft hergestellt