Energiespeicher und besonders thermische Energiespeicher ermöglichen es, überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen zu speichern und bei Bedarf abzurufen. Ein kostengünstiges und ungiftiges Speichermedium mit Phasenwechsel(eng. phase change material - PCM) ist Eis. Eisspeicher haben jedoch einen entscheidenden Nachteil - eine geringe Entzugsleistung aufgrund des geringen Wärmedurchgangs durch das Eis. Die Wärmeübertrager-Oberfläche, die dem Eis ausgesetzt ist, ist dabei ebenfalls sehr begrenzt. Hier bietet sich Eisbrei als Alternative an. Eisbrei ist eine Mischung aus Eispartikeln mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 1 mm und einem Trägerfluid. Die wirksame Oberfläche ist um ein Vielfaches größer als die von reinem Eis. Ein energetisch effizientes Verfahren, Eisbrei herzustellen, ist die Unterkühlungsmethode. Es wird Wasser, das ggf. mit einem Additiv versetzt ist, unter den Gefrierpunkt abgekühlt und kontrolliert zu einer Kristallisation angeregt. Wie lange die Unterkühlung stabil in einem Unterkühler aufrechterhalten werden kann, ist ein zufälliger Prozess. Je tiefer unterkühlt wird, desto mehr Eis kann aus der unterkühlten Flüssigkeit erzeugt werden. Mit steigender Unterkühlung steigt aber auch die Kristallisationswahrscheinlichkeit. Ziel dieser Arbeit ist es, Materialien zu untersuchen, mit denen eine Hemmung der Kristallisationsneigung erreicht werden kann. Es werden ganz gezielt keine Beschichtungen untersucht, da diese sich mit der Zeit ablösen können. Der Fokus liegt auf amorphen Metall-Legierungen, die mit den Referenzmaterialien Kupfer und Aluminium verglichen werden. Diese amorphen Legierungen weisen, im Gegensatz zu Eis, keine geordnete Kristallstruktur auf und eignen sich deshalb theoretisch sehr gut als Unterkühler-Materialien. Für die Untersuchungen wird ein Prüfstand entwickelt, mit dem es möglich ist, gleichzeitig Unterkühlungs-Versuche und Kontaktwinkel-Messungen durchzuführen. Es zeigt sich, dass sich amorphe Materialien, im Vergleich mit Kupfer und Aluminium, sehr gut dazu eignen, Flüssigkeiten zu unterkühlen. Gerade die amorphen Materialien, die eine äquivalente Gitterabweichung von 10% zu Eis haben, eignen sich besonders. In den Untersuchungen zeigt sich auch, dass amorphe Materialien eine reifunterdrückende Wirkung haben.:1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Eisbrei 2.2 Unterkühlbarkeit von Fluiden 2.3 Einflussgrößen auf die Unterkühlung 2.4 Einfluss von Strukturierung und Beschichtung der Oberfläche auf die Unterkühlung 2.5 Einfluss der Kohärenz der Schnittstelle auf die Unterkühlung 2.6 Amorphe Metalle 3 Methoden und Materialien 3.1 Charakterisierung der nicht-metallischen Proben 3.2 Charakterisierung der amorphen Proben 3.3 Direkte Bestimmung der Spannung im gefrorenen Tropfen mit Dehnungsmessstreifen 3.4 Direkte Bestimmung der Spannung im gefrorenen Tropfen mit Spannungsoptik 3.5 Kombinierte Kontaktwinkel- und Unterkühlungsmessung 3.6 Untersuchung der freien Oberflächenenergie 4 Versuchsaufbau und Durchführung 4.1 Laborversuch 1: Nicht-metallische Substratoberflächen 4.2 Laborversuch 2: Amorph-metallische Substratoberflächen 4.2.1 Überblick über den Aufbau des Prüfstandes 4.2.2 Details der Verfahr-Einheit und der Probenhalter 4.2.3 Vergleich des Prüfstandes mit einem kommerziellen Kon- taktwinkelmessgerät 4.3 Versuchsablauf für die Untersuchung der maximalen Unterkühl- barkeit 4.4 Versuchsablauf für die Untersuchung der Haltezeit 5 Ergebnisse 5.1 Untersuchung der nicht-metallischen Substrate 5.2 Maximale Unterkühlbarkeit auf amorphen Substraten 5.3 Haltezeit auf amorphen Substraten 5.4 Kontaktwinkelmessung auf amorphen Substraten 5.5 Kontaktwinkelmessung von unterkühlten Tropfen 5.6 Freie Oberflächenenergie auf amorphen Substraten 6 Diskussion 6.1 Diskussion der Hemmung der Kristallisationsneigung 6.2 Vergleich der amorphen Substrate mit der Kristallstruktur von Eis 6.3 Diskussion der Kontaktwinkelmessung von unterkühlten Tropfen 6.4 Reifunterdrückende Wirkung von amorphen Substraten 7 Technische Nutzbarkeit der Unterkühlunsmethode 7.1 Simulation der Partikelgrößenverteilung eines Eisspeichers 7.2 Wasserreinigung durch Kristallisation 8 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang