Polymeranwendungen in Energietechnik und Mobilität

Wie lässt sich beim Betrieb von Gebäuden, Maschinen und Fahrzeugen wertvolle Energie sparen und effizient einsetzen? Beim Wärmemanagement, d.h. der Steuerung von Energie- und Wärmeströmen spielen polymere Werkstoffe eine zunehmend wichtige Rolle. Im Fall von Wohn- oder Kühlräumen besteht die Aufgabe darin, den Energieaustausch mit der Umgebung zu minimieren, sodass die Wärme oder auch «Kälte» dort bleibt, wo sie sein soll. Hier kommen neben anderen Materialien möglichst hoch wärmedämmende Polymere zum Einsatz.

Diametral dazu verhält es sich bei Maschinen und elektrischen Leistungsbauteilen. In diesem Fall soll die Wärme effektiv abgeführt werden, um durch Kühlung einen Ausfall zu verhindern und somit Leistung und Lebensdauer zu verlängern. Bei Elektrofahrzeugen betrifft dies die Antriebsbatterien, E-Motoren und eine Vielzahl an Lade- und Steuerkomponenten (Konverter, Inverter, Leistungselektronik). Die Lösung besteht hier in einer effektiven thermischen Anbindung der Bauteile an die Kühlstrukturen mittels spezieller wärmeleitender Polymere und Klebstoffe.

Cellulose als alternativer Dämmstoff

Dr. Thomas Geiger, Empa Laboratory Cellulose and Wood Materials – Vortrag bei den Polymerics 4.0 Coffee Lectures am 02.06.2020

In einem gemeinsamen Innosuisse-Projekt hat die Empa mit der Isofloc AG einen Dämmstoff aus Altpapier mit einem umweltneutralen Bindemittel entwickelt, der sich für vorfabrizierte Holzbauelemente auch in mehrgeschossigen Holzhäusern eignet und die Konstruktion wirksam vor Feuer schützt. Bei der Verarbeitung werden die Altpapier-Fasern automatisch in einen Hohlraum (Gefach aus Holz) eingeblasen, bis er ganz gefüllt ist, danach werden sie durch das Bindemittel formstabil fixiert. Am Ende sitzt die Dämmung so fest und formatfüllend im Bauteil wie eine von Menschenhand eingepasste Dämmplatte.

Über den Autor:

Thomas Geiger arbeitet an der Empa, Eidgenössische Materialentwicklungs- und Forschungsanstalt, in Dübendorf. Nach seinem Doktorat 1998 in Mainz begann er seine Tätigkeit an der Empa in der Abteilung "Korrosion und Oberflächenschutz", leitete später eine Gruppe in der Abteilung "Funktionspolymere" und kam 2015 in die Abteilung "Cellulose und Holzmaterialien". Seine Forschungsinteressen liegen hier in der Entwicklung, Synthese und Charakterisierung von funktionellen Cellulosematerialien auf der Basis von Holz, Zellstoff und Nanocellulosen. www.empa.ch/web/gei

Cellulose als alternativer Dämmstoff

Download 29.05.2020
pdf 3 MB

Thermisch leitende Komposite für Elektromobilitätsanwendungen

Alex Itten, Lenze Schmidhauser / Dr. Arno Maurer, NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs - Vortrag bei den Polymerics 4.0 Coffee Lectures am 02.06.2020

Der Vortrag gibt einen kurzen Überblick über den Stand der Technik bei Kühlkonzepten und die Verwendung von thermischen Interfacematerialien in der Energietechnik und E-Mobilität. Elektrische Energie hat im Gegensatz zu fossilen Energien einen sehr hohen Wirkungsgrad von 90 % bis 99 %, dafür sind die zulässigen Temperaturbereiche deutlich eingeschränkt. Die Entwärmung aktiver Bauteile hat einen wesentlichen Einfluss auf die Gerätegrösse und damit auf die Kosten. Den grössten Flaschenhals stellt oft eine effektive thermische Anbindung an die Kühlung dar. Aus diesem Grund ist die Entwicklung hoch wärmeleitender Interfacematerialien und Vergussmassen von zentraler Bedeutung. Erste Ergebnisse aus einem Innosuisse-Projekt werden vorgestellt.

Über die Autoren:

Alex Itten ist Leiter der Business Unit Mobile Drives bei Schmidhauser AG, einem Tochterunternehmen der Lenze Gruppe in Deutschland. Nach seinem Abschluss als Diplom-Elektroingenieur an der ETH ist er seit 1992 im Bereich der Leistungselektronik mit dem Hauptanwendungsgebiet der E-Mobilität tätig.

Arno Maurer ist seit 2019 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mikro- und Nanotechnologie der NTB in Buchs. Nach einer Promotion 1994 in Tübingen über Rohstoffrecycling hatte er verschiedene Funktionen in Hochschule, Verwaltung und Industrie, zuletzt 6 Jahre als Entwickler bei einem Hersteller von leitfähigen Spezialklebstoffen. www.ntb.ch/person/arno-maurer

Thermisch leitende Komposite für Elektromobilitätsanwendungen

Download 02.06.2020
pdf 2 MB