Materialentwicklung und Beschichtung

Gerüstmaterialien
© Fraunhofer ISE

Metallorganische Gerüstmaterialien erlauben die zielgerichtete Optimierung von Sorptionsmaterialien für unterschiedliche Anwendungsfälle.

Neuartige Materialien sowie deren Integration in Bauteile ermöglichen es, die Leistungsdichte, Effizienz und Umweltfreundlichkeit von Wärmepumpen deutlich zu verbessern. Ziele unserer FuE-Aktivitäten sind, die thermophysikalischen Eigenschaften der Materialien und ihre Funktionsweise im Kältekreis zu optimieren.
Wir arbeiten z. B. an neuartigen Sorbentien für thermisch angetriebene Wärmepumpen und Kältemaschinen. Betrachtet werden dabei klassischerweise Zeolithe, Silikagele und Aktivkohlen. Neben diesen konventionellen Materialien forscht das Fraunhofer ISE intensiv an der neuen Materialklasse der metallorganischen Gerüstverbindungen (metal-organic frameworks, MOFs). Diese hochkristallinen Hybridmaterialien sind wesentlich poröser als alle bisher bekannten Materialien. Ihr modularer Aufbau bietet viele Möglichkeiten, MOFs für die jeweilige Anwendung maßgeschneidert zu synthetisieren.

Mit diesen neuen, hochleistungsfähigen Adsorbentien steigen aber die Anforderungen an den Stoff- und Wärmetransport. So forschen wir daran, die thermische Ankopplung des Adsorbens an den Wärmeübertrager bei gleichzeitig guter Zugänglichkeit für das Kältemittel zu optimieren. Dabei erarbeiten wir angepasste Lösungen von der Laborskala bis zu kompletten Wärmeübertragern für die reale Anwendung.

Das Fraunhofer ISE verfügt über langjährige Erfahrung in der Sorptionstechnik und hat bereits verschiedene Applikationstechniken (sprühen, tauchen, rakeln) entwickelt, die für die industrielle Serienfertigung einsatzbereit sind. Weitere FuE-Arbeiten adressieren Kompressionswärmepumpen und  Kältekreise, z. B. sorptive Sicherungselemente für brennbare Kältemittel oder Beschichtungen zur Einstellung gewünschter Oberflächeneigenschaften an Klimaverdampfern.