Evaluation of the Use of Superconducting 380 kV Cable

Diese Studie führt eine Auslegung von supraleitenden Kabeln für die Anwendung im 380-kV-Drehstromnetz durch und erläutert allgemeine Aspekte des Einsatzes solcher Kabel im Höchstspannungsnetz. Dabei vergleicht sie die Supraleitungstechnologie unter vielen verschiedenen Kriterien mit anderen Leitungstechnologien

Evaluation of the Use of Superconducting 380 kV Cable

This study describes the design of superconducting cables for use in the 380 kV three-phase network and explains general aspects of the use of such cables in the extra-high voltage grid. It compares the superconducting technology with other line technologies under many different criteria

Bewertung des Einsatzes supraleitender 380-kV-Kabel

Diese Studie führt eine Auslegung von supraleitenden Kabeln für die Anwendung im 380-kV-Drehstromnetz durch und erläutert allgemeine Aspekte des Einsatzes solcher Kabel im Höchstspannungsnetz. Dabei vergleicht sie die Supraleitungstechnologie unter vielen verschiedenen Kriterien mit anderen Leitungstechnologien

Netlike Structured Surfaces from Preceramic Polymers

In dieser Arbeit wird eine selbststrukturierende Beschichtung auf der Basis präkerami-scher Polymere untersucht. Ziel ist es dabei, sowohl die verwendeten Rohstoffe, als auch Beschichtungen mit und ohne Füllstoffe zu untersuchen und zu charakterisieren. Ebenso sollen die strukturbildenden Mechanismen aufgeklärt werden. Als präkeramische Polymere kamen zwei kommerziell erhältliche Polymere zum Einsatz, dabei handelt es sich um zwei Polysiloxane, nämlich Polymethylsiloxan (PMS) und Polymethylphenyl¬vinylsiloxane (PMPS). Von beiden Polymeren wurden die Hansen-Löslichkeitsparameter (HSP) nach drei unterschiedlichen Methoden bestimmt. Dabei handelte es sich um zwei Methoden, die auf Lösungsversuchen in unterschiedlichen Lösungsmitteln beruhen und eine dritte, bei der die HSP anhand der intrinsischen Vis-kosität in verschiedenen Lösungsmitteln bestimmt werden. Es konnte gezeigt werden, dass alle drei Methoden zu gut übereinstimmenden Ergebnissen führen. Die dabei ge-messenen HSP für die Polymere betragen gemittelt: δD = 16,8 MPa1/2 ± 0,1, δP = 3,3MPa1/2 ± 1,0, δH = 5,0 MPa1/2 ± 1,1 mit einem Radius von 4 MPa1/2 ± 0,9 für PMS und für PMPS δD = 17,7 MPa1/2 ± 0,7, δP = 8,2 MPa1/2 ± 1,3, δH = 6,4 MPa1/2 ± 0,9 mit einem Radius von 9,2 MPa1/2 ± 0,8. Anhand der ermittelten HSP und des vier Pha-sensystems PMS – PMPS – MTES – MeOH lässt sich zeigen, dass Methanol (MeOH) für beide Polymere als „Nichtlösungsmittel“ bezeichnet werden kann und dass eine In-kompatibilität der beiden Polymere vorliegt. Die Rolle von Methyltriethoxysilan (MTES) konnte hingegen nicht eindeutig anhand der für MTES berechneten HSP be-stimmt werden. Anhand der Ergebnisse dieser Arbeit konnte für füllstofffreie Beschichtungen gezeigt werden, dass die Strukturbildung hierbei durch eine Polymer/Polymer Entmischung erfolgt. Hierbei bildet PMS die Matrix und PMPS die Inseln. Während MTES für die Strukturbildung in füllstofffreien Beschichtungen zwingend als Lösungsmittel erforder-lich ist, ist Methanol nicht notwendig und hat lediglich in hohen Konzentrationen einen geringen Einfluss auf die Morphologie der Beschichtung. In gefüllten Beschichtungen wurden die Grenzen für die einzelnen Komponenten der Beschichtung wie Methanol, Füllstoffe, MTES, Polymere usw. ermittelt, innerhalb wel-cher die Strukturbildung funktioniert. Aufgrund der ermittelten Grenzen konnten das System auf drei für die Strukturbildung notwendigen Komponenten reduziert werden. Lediglich Methanol, der Füllstoff SiC und ein kleiner Anteil eines der beiden Polymere von lediglich 2,5 vol. % sind für die Strukturbildung notwendig. Aufgrund der Untersuchungen wird daher davon ausgegangen das die Strukturbildung in gefüllten Systemen wie folgt abläuft: Zu Beginn der Beschichtung sind die Füllstoff-partikel durch die Scherkräfte während des Rührens und des Beschichtungsvorganges gleichmäßig verteilt. Sobald die Beschichtung keinen Scherkräften mehr ausgesetzt ist, beginnt sich das Methanol von den Partikeln zu trennen, so dass erste Methanol Tropfen entstehen, welche solange anwachsen, bis das Methanol vollständig verdunstet ist. Der geringe Polymeranteil ist als Binder notwendig, um die trockene Beschichtung zu stabi-lisieren. Zudem konnte gezeigt werden, dass die polymeren Beschichtungen unter Beibehaltung ihrer Morphologie durch thermisches Umsetzen in keramische Beschichtungen überführt werden können. Ebenfalls wurde gezeigt, dass die Struktur mit unterschiedlichen Beschichtungsverfahren wie Tauchbeschichten, Schleuderbeschichten und dem automa-tischen Filmziehverfahren gleichermaßen aufgebracht werden kann und ebenso auf planaren wie komplexen dreidimensionalen Substraten, wie beispielsweise auf Rohren oder keramischen Schäumen, funktioniert. Als eine einfache Möglichkeit, die Porengröße der Beschichtung gezielt einzustellen, konnte die definierte Einstellung der Schichtdicke der Beschichtung durch unterschied-liche Ziehgeschwindigkeiten bei der Tauchbeschichtung dargestellt werden.This thesis describes the self-assembly of coatings based on preceramic polymers. The aims were to characterize the raw materials and the coatings with and without filler ma-terial. Finally, the mechanisms behind the self-assembly were revealed. Two commercially available preceramic polymers (both polysiloxanes) have been used: polymethylsilsesquioxane (PMS) and polymethylphenylsilsesquioxane (PMPS). The Hansen solubility parameters (HSP) for both polymers were determined by three differ-ent methods. Two of the methods are based on solubility tests with different solvents. The third method derived the HSP based on the intrinsic viscosity in different solvents. The determined HSPs values, when applying the three different methods, agreed well. The mean HSP values for the polymers are: δD = 16.8 MPa1/2 ± 0.1, δP = 3.3 MPa1/2 ± 1.0, δH = 5.0 MPa1/2 ± 1.1 with a radius of 4 MPa1/2 ± 0.9 for PMS and for PMPS δD = 17.7 MPa1/2 ± 0.7, δP = 8.2 MPa1/2 ± 1.3, δH = 6.4 MPa1/2 ± 0.9 with a radius 9.2 MPa1/2 ± 0.8. Methanol (MeOH) was proven to be non-solvent for the two polymers, based on the derived HSP values and the four phase system (PMS – PMPS – MTES – MeOH). Furthermore, the two polymers are incompatible. The solubility behaviour of Methyltri-ethoxysilan (MTES) could not be clarified by the calculated HSP of MTES. It could be shown for coatings without filler material that the self-assembly occurs via a polymer/polymer separation. The polymer/polymer separation yields PMS as the matrix and PMPS as islands. MTES was found to be crucial as solvent for self-assembly of filler-free coatings. Methanol was not found to be crucial for such a self-assembly. Only at very high concentrations, methanol showed a small effect on the morphology of the coating. As a next step, coatings with filler material were investigated. Certain limits for single components of the coating such as methanol, fillers, MTES, polymers, etc. were identi-fied. Within these limits self-assembly did occur. Accordingly, the three components necessary for self-assembly could be identified: methanol, SiC as filler material and a small amount of one of the two polymers (2.5 vol. %). Based on the detailed experiments and analysis, the following explanation for the self-assembly in filled systems is proposed. At the beginning of the coating, the filler parti-cles are evenly distributed because of the shear forces during stirring and during the coating process. Methanol starts to separate from the particles when no more shear forc-es act on the coating. This results in initial methanol drops, which are growing until methanol is completely evaporated. A small content of polymer is necessary as binder to stabilize the dry coating. Furthermore, it could be shown that polymeric coatings could be transferred to ceramic coatings by thermal treatment. Importantly, the precursor morphology stayed the same during the thermal process. The structures could be realized by different coating tech-niques such as dip coating, spin coating or doctor blade. Next to planar substrates, the coating also works for complex three-dimensional substrates, for example tubes or ce-ramic foams. Finally an easy way to tailor the pore size of the coating was found. To do so, the fact was utilized that the pore size depends strongly on the coating thickness. The film thickness, again, depends on the withdrawal speed, which can be set within reasonable limits. Accordingly, the pore size can be tuned by the film thickness

Accelerated lifetime testing of thin‐film solar cells at high irradiances and controlled temperatures

Within this study, we investigate the intrinsic photostability of thin-film solar cells,here organic photovoltaic cells. Since degradation under natural sun light proceedswithin the timeframe of months and years, the process needs to be speeded up forfast material analysis and screening, using high-concentration accelerated lifetimetesting (high-C ALT). For this purpose, we established setups allowing irradiances ofup to 730 sun equivalents (SE). One key finding of our study is that accelerating thetesting procedure by such large intensities is possible but a precise measurement andcontrol of the solar cell temperature is absolutely essential. Accordingly, we devel-oped an innovative method of determining the temperature of the active layer whichoffers significant advantages over commonly used measurement methods. Further-more, it was found that the degradation process under high illumination densities canbe well described by a stretched exponential law. We demonstrate that the tempera-ture kinetics of P3HT:PCBM was found to be Arrhenius governed with an activationenergy of 27.2 kJ/mol under continuous illumination of 300 SE. Finally, it was shownthat the velocity of light-induced degradation of short-circuit current depends line-arly on the used irradiance dose at a given temperature starting from normal illumina-tion conditions up to at least 300 SE. This makes high-C ALT a very valuable tool forswift screening of the lifetime of novel thin-film solar cells and materials

Evaluation of the Use of Superconducting 380 kV Cable

This study describes the design of superconducting cables for use in the 380 kV three-phase network and explains general aspects of the use of such cables in the extra-high voltage grid. It compares the superconducting technology with other line technologies under many different criteria

Ceramic Matrix Composites Manufactured by Multistep Densification of Si-O-C Fibre Preform

International audienceCeramic matrix composites have been manufactured at temperatures below 1100°C by a multistep process which consists in (i) a polymer impregnation of Si-C-O fibre preform and pyrolysis (PIP) in order to consolidate the preform ; (ii) an impregnation with a slurry of submicronic TiSi2 powder, (iii) a heat treatment under nitrogen (N2) in order to reduce the porosity thanks to the volume expansion associated with the nitridation of the active filler ; and (iv) a final densification by PIP. Various liquid polymeric precursors were investigated to perform this final densification. The morphology, the chemical composition and the mechanical properties of the composites were characterized. Based on these characterizations, a preceramic polymer precursor was chosen in order to produce a ceramic matrix composit