PFINZTAL, Duitsland - Omdat met koolstofvezel versterkt plastic een belangrijk onderdeel van het vliegtuig blijft, draagt dit bij aan de behoefte aan een duurzaam recyclingconcept. Ingenieurs van het Fraunhofer Instituut voor Chemische Technologie (ICT) hebben onlangs een proces ontwikkeld om gerecycleerde koolstofvezels om te zetten in batterij- en brandstofcelmaterialen.
ICT-ingenieur Elisa Seiler zei: "Vandaag de dag bestaat wide-body-vliegtuigen voor meer dan 50% uit koolstofvezelversterkte kunststof (CFRP)." De hoeveelheid gerecyclede CFRP-materialen is enorm. Airbus 350 heeft bijvoorbeeld een totaal gewicht van meer dan 65 ton. Daarnaast worden andere gerelateerde hoeveelheden afval gegenereerd tijdens het productieproces. ""
Seiler en haar collega's namen deel aan het Graphit 2.0-project, dat een proces ontwikkelde voor het terughalen van batterij- en brandstofcelmaterialen uit gerecyclede koolstofvezels. Ze hebben onlangs een prototype van een bipolaire plaat geproduceerd.
Het doel van het Graphit 2.0-project is om een proces te ontwikkelen waarmee gerecycleerde koolstofvezels kunnen worden gebruikt als secundair grafiet voor hoogwaardige energieopslagapparaten zoals redoxflow-batterijen.
In het eerste deel van het project ontwikkelden ingenieurs een proces voor het verkrijgen van secundaire grondstoffen uit koolstofvezels door mechanische en thermische verwerking. Dit secundaire materiaal wordt gebruikt als vervanging voor grafiet. In het tweede deel van het project werd secundair grafiet getest in een bipolaire plaat voor een redox-stroombatterij.
Seiler zei: "Elektrisch rijden is nu een serieus onderwerp in de luchtvaartindustrie." "Fabrikanten kunnen het recyclen van opgeslagen waarden direct uitvoeren door materialen van de ene applicatie naar de volgende te verplaatsen.
Seyle wees erop: "Koolstofvezel is elektrisch geleidend en geschikt als substituut voor natuurlijk grafiet. Natuurlijk grafiet is ook samengesteld uit koolstof." "[Deze] grondstoffen die essentieel zijn voor het gebruik van hulpbronnen moeten momenteel uit China worden geïmporteerd tegen hoge kosten. Recycling CFRP kan ook worden gebruikt in additieve productietoepassingen. "
Vliegtuigfabrikanten moeten voldoen aan EU-vereisten die sinds 2015 van kracht zijn - ze vereisen dat 85% van het gemiddelde gewicht van gebruikte auto's moet worden gerecycled. In sommige landen, zoals Duitsland, is CFRP verboden op stortplaatsen en afvalverbrandingsinstallaties kunnen weigeren dergelijke materialen te accepteren.
Seiler en haar collega's ontwikkelden een manier om koolstofvezel terug te winnen uit een plastic matrix. Ze gebruiken microgolfstraling om een plastic matrix rondom de vezels te verbranden. De verbranding moet worden uitgevoerd onder anaerobe omstandigheden, zodat de vezels niet branden bij temperaturen tot 900 ° C
Seiler zei: "Dit wordt pyrolyse-afbraak genoemd." "Het voordeel van microgolfstraling is energie-efficiëntie: de hele oven hoeft niet meer te worden verwarmd, alleen de componenten zelf hoeven te worden verwarmd.
"Onze polymeeringenieurs gebruiken gerecycleerde vezels in thermoplastische materialen," legt Seiler uit. Dit composiet heeft vergelijkbare eigenschappen als grafiet en is geschikt voor de productie van bipolaire platen.
Seiler beweert: "Onze prototypes hebben alle tests voor geleidbaarheid, dichtheid en corrosiebestendigheid doorstaan." "We hebben bewezen dat het over het algemeen haalbaar is om gerecycleerde CFRP-vezels te gebruiken om bipolaire platen voor batterijen en brandstofcellen te produceren. Dit toont aan dat recycling een holistische benadering is.
Seiler zei: "De volgende stap is om de karakteristieken van de bipolaire platen in het batterijcelnetwerk te beschrijven en de levenscyclusbeoordeling te bestuderen." "Dan willen we de technologie zo aanpassen dat we bipolaire platen kunnen maken met de gerecycleerde CFRP-serie."
