Uppdragsgivaren Precer Group erbjuder tekniska lösningar för produktion av el genom ren förbränning av olika typer av fasta bränslen. Tekniken är anpassningsbar för att användas som återladdningskälla i olika typer av hybridfordon samt för produktion av el till bostäder och fritidshus. Arbetet har som syfte att presentera keramiska material till två olika zoner i Precers generation 2 drivlina där metallbränslen förbränns i en temperatur på 1800 °C. I Zon1 ska keramen klara en maximal temperatur på 2300°C och ha isolationsegenskaper. Till Zon2 önskas förmågan att motstå vidhäftning av heta partiklar och materialet ska kunna appliceras som ytbeläggning på befintligt rostfritt stål. Maximal temperatur i denna zon är 1100°C. Av de material som presenteras i arbetet är fullt stabiliserad Zirkoniumoxid (ZrO2) det enda materialet som klarar temperaturskravet i Zon1. ZrO2 har en låg värmeledningsförmåga på 2W/m*°C vilket resulterar i en god isolationsförmåga. Stora delar av arbetet är riktat till Zon2 där tester påvisar att keramiska material har en bättre förmåga att motstå vidhäftning av heta metallpartiklar än det befintliga rostfria stålet. De tre ytbeläggningar som testades var aluminiumoxid, zirkoniumoxid, och aluminia. Väljs istället att använda solida keramiska material ökar utbudet och material så som kiselkarbid( SiC), aluminiumtitanat(Al2TiO2), och kiselnitrid (Si3N4) är också tänkbara. Ett slutgiltigt materialval ansågs vara svårbedömt då konstruktionsunderlag saknades. / The Client Precer Group offers technical solutions for the production of electricity through clean combustion of various types of solid fuels. The technology is adaptable for use as a recharge source in different types of hybrid vehicles and for the production of electricity to homes. The aim of this exam paper is to examine the possibility to use ceramics in Precers new drivetrain where metal fuels are burned at a temperature of 1800 °C. There are two different zones to examine. In Zon1, the ceramic should withstand a maximum temperature of 2300°C and have insulation properties. The ability to resist adhesion of hot metall particles is desirable in Zone 2, where the maximum temperature is 1100°C. There is also a request that the ceramic is to be applied as a coating. Of the materials that where found, fully stabilized zirconia (ZrO2) is the only material that can withstand the demanding temperature in Zone1. The material has a low thermal conductivity at 2W/m°C that results in good insulation. The ability to withstand adhesion was estimated and the results indicate that ceramic materials have a higher capacity to withstand adhesion of hot metall particles than the existing stainless steel. The three coatings tested where pure Alumina, Zirconia, and Alumina 3% Titania. If solid ceramics are to be used instead, the range of materials is increased. Materials such as Silconcarbide (SiC), Aluminimtitanate (Al2TiO2) and siliconnitride (Si3N4) are also possible candidates. A final choice of materiel was considered to be hard because the lack of design documentation.

Techn. Universiẗat, Diss., 2000--Darmstadt.

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Darmstadt.

The thesis is focused on the surface treatment used for the preparation of aluminium alloys for the adhesive bonding. The theoretical part can be divided into three chapters. The first of them deals with aluminium alloys, the second one speaks about the adhesive bonding. The surface treatment itself, especially the conversion coating issues, is discussed in the last chapter. The experimental part is focused on the optimalization of a two-step titanium and zirconium based conversion coating technology. In the first part, the aluminium alloy is analysed by the glow discharge optical emission spectroscopy. The second part of the experiment deals with the first step of the technology, acidic deoxidation. The objective was to examine the influence of the exposure time on the morphology of the alloy surface and the shear strength of adhesive joints. In the last part of the experiment, the conversion coatings are prepared and characterised by the scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy.

The objective of this study was the calculation and optimalization methods of the indirect spectrophotometric determination of fluoride based on the zirconium complex. Three organic reagent eriochromcyanin R chromazurl S and xylenol orange were tested. As the most sensitive system was shown the complex of zirconium with xylenol orange. Linear standard curve was ranged from 1,5.10-6 to 7,5.10-5 mol.dm-3. H2PO4-, Fe3+ and the highest concentrations of Fe2+, SO42- were tested for interferent. The Fe2+ and SO4- interfere only above the concentration which cannot be found in natural water. The optimized method was applied for the determination of fluoride in the model and real drinking, mineral and surface water.

In der vorliegenden Arbeit werden die waehrend der reaktiven Vakuumbogenverdampfung ablaufenden Prozesse untersucht und eine modellmaessige Beschreibung des Gesamtprozesses entwickelt. Das Verfahren wird zur Herstellung von duennen Schichten zahlreicher chemischer Verbindungen, insbesondere von Hartstoffschichten auf der Basis der Karbide und Nitride der Uebergangsmetalle, genutzt. Entsprechend wurden in dieser Arbeit als Katodenmaterial Titan, Chrom und Zirkonium eingesetzt, als Reaktivgase Stickstoff und Methan. Zunaechst werden einige Grundlagen der Vakuumbogenverdampfung dargestellt, die fuer die Bearbeitung des Themas wesentlich sind. Anschliessend wird der Aufbau der fuer die Experimente genutzten Beschichtungsapparatur beschrieben. Im Hauptteil der Arbeit wird zuerst auf experimentellem Wege die Materialbilanz der Entladung bei Variation des Reaktivgasdruckes analysiert. Die Generation an Metalldampfplasma wird ueber die Katodenerosionsrate bestimmt, wobei sich beim Betrieb mit Stickstoff als Reaktivgas signifikante Unterschiede in der Druckabhaengigkeit der Katodenerosionsrate µ zwischen Titan bzw. Zirkonium einerseits und Chrom andererseits zeigen. Die Hypothese, dass hier die Ausbildung einer Verbindungsschicht an der Katodenoberflaeche den Erosionsprozess beeinflusst, wurde sowohl durch RBS-Messungen als auch durch Vergleichsexperimente mit einer massiven TiN-Katode bestaetigt. Weitere Auswirkungen derartiger Oberflaechenbedeckungen auf die Dynamik des Katodenbrennfleckes wurden durch Videountersuchungen am Beispiel Ti+N_2 nachgewiesen. Die Konsumtion des Reaktivgases waehrend der Entladung wird anhand der Gasfluss-Druck-Charakteristiken untersucht und das je nach Katodenmaterial unterschiedliche Gettervermoegen diskutiert. Direkte Informationen ueber den Stickstoffeinbau in die Schichten in Abhaengigkeit vom Reaktivgasdruck werden aus RBS-Untersuchungen an entsprechenden Probenserien gewonnen. Analoge Untersuchungen mit Methan als Reaktivgas fuehrten zu prinzipiell aehnlichen Resultaten. Mit den gewonnenen experimentellen Daten als Grundlage wurde ein Modell entwickelt, das die Materialbilanz der Vakuumbogenverdampfung mathematisch beschreibt. Hier wurden, ausgehend von einem fuer das reaktive Magnetronsputtern aufgestellten Modell, die Besonderheiten der stark lokalisierten Metalldampfgeneration bei der Vakuumbogenverdampfung beruecksichtigt. Die erreichte Uebereinstimmung der Modellkurven mit den experimentellen Daten zeigt, dass mit der Modellierung wesentliche Mechanismen bei der reaktiven Vakuumbogenverdampfung richtig erfasst wurden. Aus den Ergebnissen folgt, dass die Erzeugung von reaktionsfaehigen Stickstoffspezies an die Katodenerosion gekoppelt ist: erstens ueber die Erosion nitridbedeckter Oberflaechenbereiche und zweitens ueber die Wechselwirkung des Metalldampfplasmas mit dem Reaktivgas. Diese Wechselwirkungsprozesse werden durch Untersuchungen mit elektrischen Sondenmessungen sowie mittels optischer Emissionsspektroskopie (OES) naeher charakterisiert. Als wesentliches Ergebnis zeigt sich dabei, dass trotz der Unterschiede hinsichtlich des Verhaltens an der Katode bei Ti- bzw. Cr-Entladungen in Stickstoff Anregungs- und Ionisationsgrad des Reaktivgases praktisch gleich sind. Im Zusammenhang damit wird die Rolle von Ladungstransfer- und Anregungsprozessen infolge von Stoessen schneller Ionen mit Molekuelen und Neutralatomen diskutiert.

Different causes for ferroelectric properties in hafnium oxide were discussed during the last decade including various dopants, stress, electrode materials, and surface energy from different grain sizes. Recently, the focus shifted to the impact of oxygen vacancies on the phase formation process. In this progress report, the recent understanding of the influence of oxygen supplied during deposition on the structural phase formation process is reviewed and supplemented with new data for mixed HfₓZr₁₋ₓOᵧ films. Even though polar and non-polar HfₓZr₁₋ₓOᵧ thin films are well characterized, little is known about the impact of oxygen exposure during the deposition process. Here, a combination of structural and electrical characterization is applied to investigate the influence of the oxygen and zirconium content on the crystallization process during ALD deposition in comparison to other deposition techniques. Different polarization properties are assessed which correlate to the determined phase of the film. Optimized oxygen pulse times can enable the crystallization of HfₓZr₁₋ₓOᵧ in a polar orthorhombic phase rather than a non-polar monoclinic and tetragonal phase.

Die vorliegende Arbeit enthält neuartige Ergebnisse festkörperanalytischer Untersuchungen zu Synthese, Struktur und Eigenschaften von anodischen Konversionsschichten auf Vanadium und Zirkonium. Schwerpunkte sind die Darstellung anodischer Oxidschichten auf den Metallen Vanadium und Zirkonium sowie ihre Charakterisierung mit ausgewählten Methoden der Festkörperanalytik. Am Beispiel des Vanadiums wird die anodische Schichtbildung in Essigsäurebasiselektrolyten untersucht. Unter anderem wird anhand von Strom-Spannungs-Kennlinien das unterschiedliche anodische Verhalten der physikalisch ähnlichen Metalle Vanadium und Zirkonium diskutiert. Neben den Methoden der Röntgenbeugung, Infrarotspektroskopie, Photoelektronenspektroskopie und Elektronenmikroskopie wird die Ramanspektroskopie als ein geeignetes Mittel zur Unterscheidung der Oxidphasen verwendet. Die amorphen VOx-Schichten und kristallinen ZrO2- bzw. modifizierten Schichten wurden sowohl unter anodischen als auch unter elektrochemischen Plasmabedingungen erzeugt. Die Korrelation zwischen Schichtstruktur und Syntheseverfahren wird herausgearbeitet.

Abstract The large amounts of industrial wastewaters, contaminated by hazardous and toxic compounds together with ever tightening legislation, have challenged traditional wastewater treatment methods. Therefore, the development of discharge limits under, cost-effective and ecological wastewater treatment has become an essential concern. Catalytic water phase technologies are interesting alternatives for traditional wastewater treatment. Among them catalytic wet air oxidation (CWAO) has been used successfully in the management of various industrial effluents. However, the development of an active and stable catalyst for the severe reaction conditions of CWAO has proved truly challenging. The aim of this thesis was to study the activity and stability of laboratory prepared cerium supported metal catalysts in the catalytic wet air and wet peroxide oxidation of aqueous organic pollutants. Ru supported on Ce-Zr mixed oxides and commercial activated carbon as reference were used in CWAO and catalytic wet peroxide oxidation (CWPO) of surface plating industry wastewater. Ag/Ce-Zr and Pt/Ce-Ti catalysts were catalyzed CWAO of aqueous solution of bisphenol A (BPA). Both CWAO and CWPO improved the abatement of organic compounds from surface plating industry wastewater when comparing the non-catalytic experiments. Moreover, catalytic oxidation enhanced the biodegradability of organic matter in the wastewaters. According to the results, Pt/Ce-Ti catalysts performed with higher activity in CWAO of BPA than Ag/Ce-Zr catalysts and almost 100% removal of BPA was achieved. The leaching of active metal during oxidation experiments affected the activity of Ag/Ce-Zr catalysts. Moreover, CWAO of BPA was not a surface area specific reaction but the activity of catalysts was related to the chemisorbed oxygen content on the catalysts’ surface. The results of this thesis showed that cerium supported metal catalysts are active and stable catalysts in CWAO of BPA and also in the treatment of industrial wastewater. Therefore, these catalysts could be applied next to pilot scale applications. / Tiivistelmä Teollisuuden jätevedet sisältävät usein haitallisia ja myrkyllisiä yhdisteitä, joiden käsittely perinteisillä jäteveden käsittelymenetelmillä on hyvin haastavaa. Lisäksi alati kiristyvä ympäristölainsäädäntö asettaa omat vaatimuksensa jäteveden käsittelylle. Katalyyttiset vedenkäsittelymenetelmät ovat viime vuosina herättäneet paljon kiinnostusta. Yksi lupaavimmista tekniikoista on katalyyttinen märkähapetus, jota on käytetty sekä lukuisten malliaineiden että teollisten jätevesien käsittelyssä. Märkähapetuksen vaativissa reaktio-olosuhteissa aktiivisena säilyvän katalyyttimateriaalin kehittäminen on kuitenkin osoittautunut varsin haasteelliseksi. Väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli kehittää aktiivisia ja kestäviä ceriumpohjaisia katalyyttimateriaaleja märkähapetusreaktioon. Tutkimuksessa valmistettiin Ru-, Pt- ja Ag-katalyyttejä, jotka impregnoitiin Ce-Zr- ja Ce-Ti-sekaoksideille. Ru/Ce-Zr-katalyyttejä sekä kaupallista aktiivihiiltä vertailumateriaalina käytettiin pintakäsittelyteollisuuden jäteveden märkähapetuksessa ja märkäperoksidihapetuksessa. Bisfenoli A:n (BPA) vesiliuoksen märkähapetusta katalysoitiin sekä Ag/Ce-Zr- että Pt/Ce-Ti-katalyyteillä. Katalyyttisellä märkähapetuksella ja märkäperoksidihapetuksella pintakäsittelyteollisuuden jäteveden orgaanisten yhdisteiden konsentraatio väheni enemmän verrattuna ilman katalyyttiä suoritettuihin hapetuksiin. Lisäksi käsitellyn vesinäytteen biohajoavuusaste nousi eli jäteveden sisältämät orgaaniset yhdisteet olivat hapettuneet helpommin biohajoavaan muotoon. Pt/Ce-Ti-katalyytit olivat Ag/Ce-Zr-katalyyttejä aktiivisempia BPA:n märkähapetusreaktiossa. Pt-katalyyttisessä reaktiossa saavutettiin lähes 100 % reduktio BPA:n pitoisuudessa. Ag-katalyyttien aktiivisuuteen vaikutti hopean osittainen liukeneminen hapetettavaan liuokseen märkähapetusreaktion aikana. Lisäksi havaittiin, että BPA:n märkähapetusreaktiossa katalyytin aktiivisuus oli riippuvainen katalyyttipintaan kemiallisesti sitoutuneen hapen määrästä eikä niinkään katalyytin pinta-alasta. Väitöskirjatutkimuksessa saatujen tulosten perusteella valmistetut ceriumpohjaiset metallikatalyytit olivat aktiivisia ja kestäviä. Katalysoiduissa hapetusreaktiossa sekä BPA:n että pintakäsittelyteollisuuden jäteveden orgaaninen kuormitus pieneni. Siksi valmistettuja katalyyttimateriaaleja voitaisiin tutkia seuraavaksi pilotti-mittakaavan sovellutuksissa.

Examensarbetet behandlar problematik som uppstår vid härdsmältningsförlopp i en kärnkraftsreaktor av typen kokvattensreaktor. Resultatet ska användas som riktlinjer till strategier som utvecklas av Severe Accident Management Guidelines (SAMG) där arbetets uppdrag är ett delmoment i framtagning av strategier för att bemästra de olika fenomen som uppstår vid härdsmälta.   Syftet med arbetet är att undersöka begränsningar för att bevara reaktortanken intakt vid haveri, genom att undersöka den minsta mängd vatten som behövs för att undvika tankgenomsmältning. Undersöka fallen som leder till härdsmälta och gruppera dem efter händelsesekvenser. Undersöka metall/vatten-reaktionen som uppstår då härden blir över 800°C och undersök om fallen kan grupperas i händelsesekvenser.  Metoder som används i arbetet är PSA-dokumentation, händelseutvecklingsträd, teoretiska beräkningar och MAAPv5.03. Resultatet beskriver att grupperingar av fallen som slutar i härdsmälta och grupperingar av metall/vatten-reaktionen hos de olika fallen kan genomföras. Resultatet beskriver även ett minsta flöde som kan föras in i reaktortanken för att hindra tankgenomsmältning och flöden upp till 100 kg/s så det finns resultat för olika flöden beroende på vilka kylmedel som är tillgängliga.  Slutsatsen av arbetet är att fall kan grupperas efter händelsesekvenser och påverkan hos metall/vattenreaktion, grupperingarna sparar tid vid ett haveriförlopp. I varje grupp kunde det svåraste fallet beräknas för minsta flöde för att klara tankgenomsmältning och flöden upp till 100 kg/s.  Framtida arbeten bör undersöka trycket och vätgasen som skapas vid vatteninmatning samt dess påverkan på reaktorinneslutningen. / The master thesis deals with problems that arise during nuclear meltdown in a nuclear powerplant of the type boiling water reactor. The work will be used as guidelines for strategies developed by Severe Accident Management Guidelines (SAMG), this master thesis is a sub-element in the development of strategies for mastering the various phenomena that arise during a meltdown.  The purpose of the work is to investigate limitations for maintaining the reactor tank intact during the meltdown by, examining the minimum amount of water needed to avoid the meltdown getting through the reactor tank. Examining the cases that lead to meltdown and group them according to the event sequences. Examine the metal/water-reaction that occurs when the core becomes over 800°C and examine if the cases can be grouped into event sequences.  Methods used in the master thesis is PSA-analysis, event development threes, theoretical calculations and MAAPv5.03.  The result describes the groupings of the cases ending in meltdown and the groupings of the metal/water-reaction of the various cases. The result also describes a minimum flow that is required to prevent meltdown of getting through the reactor tank and flow up to a 100 kg/s.  The conclusion of the master thesis is that cases can be grouped according to event sequences and the influence of the metal/water-reaction, the groupings save time in the event of a breakdown. In each group the most difficult case was calculated so that the lowest flow to prevent the meltdown from getting through the reactor tank was presented among with different flows up to 100 kg/s. Future work should investigate the pressure and hydrogen gas created by the water input and its influence on the reactor inclusion.