TY - THES

T1 - Experimentelle Untersuchung des Selbsterwärmungsverhaltens von aufbereiteten NiMH-Batterien

AU - Vorlaufer, Sarah

N1 - gesperrt bis 01-10-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) zählen in Deutschland nach den Lithium-Ionen- und Bleisäure Akkus zu den am häufigsten in Umlauf gebrachten Sekundärbatterien. Die für die Herstellung benötigten Rohstoffe sollen im Sinne der Kreislaufwirtschaft recycelt und wiederverwertet werden. Dazu sind effiziente und sichere Aufbereitungsverfahren nötig. In dieser Masterarbeit, welche im Rahmen des vom Land Steiermark geförderten Forschungsprojektes ¿Ni2Steel¿ verfasst worden ist, sollen jene Vorgänge beschrieben werden, die zur Selbsterwärmung des NiMH-Materials während der mechanischen Aufbereitung führen. Dazu wird die Reaktionskinetik von zerkleinertem NiMH-Material mit Sauerstoff, Wasser und Kohlenstoffdioxid bei isothermen Bedingungen in einem Differenzialkreislaufreaktor gemessen. Zusätzlich erfolgt eine Charakterisierung des Probenmaterials. Es werden unter anderem die chemische Zusammensetzung, die Wärmekapazität und -leitfähigkeit, die Durchströmbarkeit und die Selbsterhitzungsfähigkeit untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Sauerstoff keinen wesentlichen Einfluss auf die Selbsterwärmung hat. Wasser wird hingegen adsorbiert, was aufgrund der freigesetzten Adsorptionsenthalpie zu einem Temperaturanstieg in der Schüttung führen kann. CO2 reagiert in einer exothermen Reaktion mit dem Elektrolyten der NiMH-Batterien und setzt dabei ebenfalls Wärme frei. Folglich sollte während der Zerkleinerung und Lagerung von NiMH Batterien eine möglichst trockene und CO2-freie Atmosphäre vorherrschen. Die Ergebnisse können auch bei der Auswahl möglicher Löschvorrichtungen berücksichtigt werden.

AB - Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH) zählen in Deutschland nach den Lithium-Ionen- und Bleisäure Akkus zu den am häufigsten in Umlauf gebrachten Sekundärbatterien. Die für die Herstellung benötigten Rohstoffe sollen im Sinne der Kreislaufwirtschaft recycelt und wiederverwertet werden. Dazu sind effiziente und sichere Aufbereitungsverfahren nötig. In dieser Masterarbeit, welche im Rahmen des vom Land Steiermark geförderten Forschungsprojektes ¿Ni2Steel¿ verfasst worden ist, sollen jene Vorgänge beschrieben werden, die zur Selbsterwärmung des NiMH-Materials während der mechanischen Aufbereitung führen. Dazu wird die Reaktionskinetik von zerkleinertem NiMH-Material mit Sauerstoff, Wasser und Kohlenstoffdioxid bei isothermen Bedingungen in einem Differenzialkreislaufreaktor gemessen. Zusätzlich erfolgt eine Charakterisierung des Probenmaterials. Es werden unter anderem die chemische Zusammensetzung, die Wärmekapazität und -leitfähigkeit, die Durchströmbarkeit und die Selbsterhitzungsfähigkeit untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Sauerstoff keinen wesentlichen Einfluss auf die Selbsterwärmung hat. Wasser wird hingegen adsorbiert, was aufgrund der freigesetzten Adsorptionsenthalpie zu einem Temperaturanstieg in der Schüttung führen kann. CO2 reagiert in einer exothermen Reaktion mit dem Elektrolyten der NiMH-Batterien und setzt dabei ebenfalls Wärme frei. Folglich sollte während der Zerkleinerung und Lagerung von NiMH Batterien eine möglichst trockene und CO2-freie Atmosphäre vorherrschen. Die Ergebnisse können auch bei der Auswahl möglicher Löschvorrichtungen berücksichtigt werden.

KW - Nickel-Metallhydrid-Batterie

KW - NiMH-Batterie

KW - Selbsterwärmungsverhalten

KW - Reaktionsmechanismen der Selbsterwärmung

KW - Differentialkreislaufreaktor

KW - Nickel-metal hydride battery

KW - NiMH battery

KW - self-heating behavior

KW - reaction mechanisms of self-heating

KW - differential flow reactor

M3 - Masterarbeit

ER -